[發(fā)明專利]一步氣相反應(yīng)制備丙交酯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010429236.2
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111533727B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李榮杰;鄭伯川;宋家林;張曉波;鄧任軍
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司
• 主分類號: C07D319/12
• 分類號: C07D319/12
• 代理公司: 北京睿陽聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11758
• 代理人: 楊金賢;郭奧博

本發(fā)明屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種一步氣相反應(yīng)制備丙交酯的方法。本發(fā)明提供的制備方法，是采用固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)固載有固體催化劑，將乳酸酯氣化得到乳酸酯氣體，之后與惰性氣體混合形成混合氣流，將混合氣流連續(xù)通入到反應(yīng)器內(nèi)，加熱催化反應(yīng)生成丙交酯。本發(fā)明方法以乳酸酯為原料，通過氣相反應(yīng)，乳酸酯在惰性氣體環(huán)境中、催化劑的作用下發(fā)生酯交換反應(yīng)，一步反應(yīng)即可得到丙交酯，反應(yīng)過程簡單，反應(yīng)時(shí)間短，能耗低，生產(chǎn)效率高；采用固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器，可以連續(xù)進(jìn)行催化合成制備丙交酯，適合工業(yè)化生產(chǎn)；制備得到的產(chǎn)品體系簡單，產(chǎn)品易于分離，且收率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種一步氣相反應(yīng)制備丙交酯的方法。

背景技術(shù)

聚乳酸也稱為聚丙交酯，是一種性能優(yōu)良且具有生物相容性和生物可降解性的聚合物，主要用于可降解包裝材料、藥物微球載體、防粘膜、生物導(dǎo)管、骨科用固定物、骨科手術(shù)器件、人工骨等方面。

聚乳酸可通過兩種途徑來合成，一是乳酸單體的直接縮聚，該方法一般難以制備出高相對分子質(zhì)量的聚合物；二是采用兩步法，即先將乳酸脫水縮聚得到乳酸低聚物，再經(jīng)過低聚物自身環(huán)化反應(yīng)，合成中間產(chǎn)物丙交酯，然后丙交酯開環(huán)聚合生成聚乳酸，此法通過離子聚合或配位聚合可得到上百萬分子量的高分子量產(chǎn)物，因而成為當(dāng)前制備聚乳酸的首選方法。丙交酯成為合成可降解材料聚乳酸的重要中間體。

目前丙交酯的合成方法多采用乳酸為原料，雖然目前市面上的乳酸單體比較廉價(jià)，但是由乳酸單體直接制備丙交酯的步驟比較繁瑣，且還存在反應(yīng)過程中脫水時(shí)間過長、乳酸低聚體解聚溫度過高、體系粘度大和反應(yīng)物氧化嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致丙交酯產(chǎn)率不高，能耗高，生產(chǎn)效率較低，進(jìn)一步造成了聚乳酸的生產(chǎn)成本過高，從而嚴(yán)重限制了聚乳酸的生產(chǎn)規(guī)模及其廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種一步氣相反應(yīng)制備丙交酯的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種一步氣相反應(yīng)制備丙交酯的方法，將乳酸酯氣體與惰性氣體混合形成的混合氣流通入固載有催化劑的固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器，催化反應(yīng)生成丙交酯。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，所述催化劑為氧化鋁、氧化鍺、氧化銻、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鈦、二氧化硅、H-beta分子篩、氧化鈣、氧化錫、氧化亞錫中的任一種或多種的復(fù)配。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述催化劑為納米級或微米級的催化劑。采用納米級或微米級的催化劑，催化劑的比表面積大，催化劑與反應(yīng)物越容易接觸，催化效率越高。本發(fā)明選用催化劑是納米級或微米級的固體催化劑，可固載在固定床上或流化床中，可一步直接催化生成丙交酯。

優(yōu)選地，所述惰性氣體為不與反應(yīng)物乳酸酯氣體發(fā)生反應(yīng)的氣體。惰性氣體優(yōu)選如氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣、氮?dú)?、CO₂氣體中的任一種或多種的混合。惰性氣體作為保護(hù)氣體在反應(yīng)過程中起到增壓的作用，使反應(yīng)在一定壓力下進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述乳酸酯氣體為D-乳酸酯氣體、DL-乳酸酯氣體和L-乳酸酯氣體中的任一種。所述D-乳酸酯氣體、DL-乳酸酯氣體或L-乳酸酯氣體由對應(yīng)的乳酸酯加熱氣化得到，所述乳酸酯的純度≥90％，優(yōu)選所述乳酸酯的純度≥98％。相應(yīng)地，所得丙交酯可以為D-丙交酯、DL-丙交酯或L-丙交酯。在制備過程中應(yīng)控制原料乳酸酯的純度不低于90％，如果濃度低則容易產(chǎn)生過多的雜質(zhì)，導(dǎo)致合成的丙交酯產(chǎn)品純度不高，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品不易分離，增大了丙交酯的純化難度。

優(yōu)選地，所述乳酸酯氣體與惰性氣體形成的混合氣流中，乳酸酯氣體與惰性氣體的質(zhì)量比為(50～0.1):(50～99.9)；優(yōu)選為(40～2):(60～98)。惰性氣體與乳酸烷基酯氣體以合適的比例混合進(jìn)入到反應(yīng)系統(tǒng)中，有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。通過設(shè)定合適的原料氣體與惰性氣體的比例，可以使原料在流經(jīng)固定床時(shí)，與催化劑可以更為有效的接觸，提高催化劑的效率，使轉(zhuǎn)化率提高。