α-羥基酸的環狀二酯的制備方法技術

用于制備α-羥基酸的環狀二酯的方法包括在至少一種多元醇和至少一種催化劑的存在下在100°C至250°C的溫度下加熱該α-羥基酸，該催化劑是選自Ti、Zr、Al和Sn的羧酸鹽和醇鹽組成的組。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請本申請要求在2010年7月14日提交的歐洲申請號10169481. 8的優先權，出于所有的目的將該申請的全部內容通過引用結合在此。本專利技術涉及一種用于制備α-羥基酸的環狀二酯的方法。特別地，本專利技術涉及乳酸和乙醇酸的相應環狀二酯丙交酯或乙交酯的制備。丙交酯和乙交酯是聚乳酸(或聚丙交酯)(PLA)和聚乙醇酸(或聚乙交酯)(PGA)制備中的關鍵中間產品，該聚乳酸和聚乙醇酸是衍生自可再生資源的可生物降解的、熱塑性的聚合物。該丙交酯和乙交酯的合成在常規的PLA和PGA的制備過程中是最重要的步驟。這個步驟將決定最終聚合物的價格。該丙交酯和乙交酯還應當盡可能的純，以便能夠進行開環聚合而產生相應的具有大分子量的PLA和PGA。α-羥基酸的環狀二酯的制備通常是以兩個不同的步驟進行，這些步驟包括首先制備該α-羥基酸的低聚物，即該α-羥基酸的相對短鏈的縮聚物，該縮聚物典型地具有幾千克每摩爾的分子量；然后在減壓下加熱該低聚物，以產生所希望的環狀二酯。例如，在用于丙交酯合成的美國專利號1095205、在用于乙交酯合成的美國專利號2668162、或在用于丙交酯和乙交酯二者的合成的美國專利號5374743中披 露了這樣的方法。該方法具有以下缺點需要許多能量并且產生不純的產物，該產物需要進一步的純化步驟以及副產物的處理。由于該低聚物在高溫下的降解，該經典方法的另一個缺點與產率有關，其產率通常為約50%。丙交酯或乙交酯的直接合成也已經被披露。例如，美國專利號3322791披露了通過在基于乳酸重量為O. 01被％到5wt%的鈦醇鹽的存在下、在100° C到250° C的溫度下加熱乳酸來制備丙交酯，該醇鹽基中含有多達12個碳原子。鑒于經典的聚合/解聚過程，該方法看起來是有利的，但是產率仍然十分有限，僅為60%。如同在國際專利申請W092/00292或TO93/19058中所披露的，已經做出了在氣相中合成α -羥基酸的環狀二酯的嘗試。這樣的氣相方法需要特殊的設備和許多能量。在汽化過程中還必須避免α-羥基酸的降解以及聚合。國際專利申請W093/19058給出了另一個實例，該申請披露了通過從含有羥基酸的供料流中除去水直到獲得小于或等于4的聚合度來直接合成羥基酸的環狀二酯，特別是丙交酯。該方法導致多種副產物的產生、要求重要的額外分離和純化步驟、并且導致非常低的產率，遠低于50%。國際專利申請W093/19058還披露了通過對該α -羥基酸在有機溶劑中的稀釋溶液進行共沸蒸餾以生產羥基酸的環狀二酯的可能性。這種方法的主要缺點是需要使用大量的有機溶劑，尤其是芳香族溶劑如苯或甲苯，或溶劑如乙腈，這與環境友好的方法是不相容的。這特別地與產自生物源的丙交酯和乙交酯的“綠色”聚合物如PLA和PGA的合成是不相容的。近來，美國2009/0318713披露了一種通過使該乳酸的鈣或鎂鹽與強酸進行反應(該強酸與該金屬的鹽是吸濕的)以獲得分散在該吸濕鹽中的環狀二酯來合成丙交酯的方法。該方法需要首先制備該乳酸金屬鹽。然后，通過使所述乳酸金屬鹽與一種強酸進行反應，將產生大量的環境不友好的、需要被處理或破壞的鹽，如硫酸鈣。該方法的另一個缺點其產率低，低于50%。本專利技術的目的是提供一種用于合成α -羥基酸的環狀二酯的方法，特別是用于合成丙交酯和乙交酯的方法，該方法不會出現上述缺點。特別地，本專利技術的目的是提供一種環境友好的、簡單的且經濟的方法，該方法使得能夠以高產率來制備環狀二酯而無需眾多的后續分離和純化步驟。因此，本專利技術涉及一種用于制備α-羥基酸的環狀二酯的方法，該方法包括在至少一種多元醇和至少一種催化劑的存在下在從100° C到250° C的溫度下加熱該α-羥基酸，該至少一種催化劑是選自T1、Zr、Al和Sn的羧酸鹽和醇鹽組成的組。實際上，出人意料地發現，當按照本專利技術在多元醇和催化劑的存在下被加熱時，該α -羥基酸容易形成相應的環狀二酯，該環狀二酯可以例如通過蒸餾而容易地從反應介質中分離。在本專利技術的方法中，該α-羥基酸可以是任一種α-羥基酸，特別是乳酸、乙醇酸、葡萄糖二酸、扁桃酸、蘋果酸、檸檬酸和酒石酸，優選乳酸和乙醇酸，特別是乙醇酸。必須注意的是所有這些α-羥基酸都能形成環狀二酯。然而，這些不同酸的反應性存在一些差異。例如，當比較乙醇酸和乳酸時，可以看到乙醇酸包含一個伯醇而乳酸包含一個仲醇。這個差異意味著乙醇酸具有較高的反應性，這將導致該酸的過度的低聚反應或乙交酯與丙交酯相比的過度水解。本專利技術的必要特征之一在于該多元醇的使用。實際上，已經發現，在沒有該多元醇的情況下，獲得較低的產率，或者甚至根本沒有環狀二酯產生。該多元醇可以是選自乙二醇(或單乙二醇或二醇)、丙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁四醇、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、以及庚七醇組成的組，優選選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、以及丙三醇，特別是選自乙二醇。該多元醇典型地是以按摩爾計為該α-羥基酸的從2%到50%、尤其是從5%到20%、例如約10%的量加入的。取決于該多元醇的分子量,該多元醇的量通常是按重量計為該α -羥基酸的從1%至40%、特別是從2%至20%、更特別是從3%至15%，例如約5%至10%。本專利技術的另一個必要特征是催化劑的選擇，該催化劑是是選自鈦(Ti)、鋯(Zr)、鋁(Al)和錫(Sn)的羧酸鹽(RCOCT)和醇鹽(RCT)組成的組，尤其是選自鈦的羧酸鹽、鈦的醇鹽、錫的羧酸鹽和錫的醇鹽,特別是選自鈦的醇鹽。羧酸鹽是例如乙酸鹽(OAc )、辛酸鹽或乙基-2-已酸鹽。醇鹽是例如甲醇鹽(OMe)、乙醇鹽(OEt)、丙醇鹽(OPr)、異丙醇鹽(OiPr)、正丁醇鹽(OBu)、或異丁醇鹽(OiBu)。例如，該催化劑可以是選自四乙酸鈦(Ti (OAc) 4)、四甲醇鈦(Ti (OMe) 4)、四乙醇鈦(Ti (OEt) 4)、四異丙醇鈦(Ti (OiPr) 4)或四丁醇錫(Sn (OBu) 4)。在本專利技術的方法中，該催化劑通常是以該α -輕基酸的從5mppm至5000mppm(mol/mol )、更常見地從IOmppm至500mppm、最常見地從50mppm至300mppm的量加入的。該催化劑的量通常是該α -輕基酸的從15wppm至15000wppm (wt/wt)、更常見地是從30wppm至1500wppm、最常見地是從IOOwppm至lOOOwppm。該催化劑有利地作為在該多元醇中的溶液、或作為在以下限定的任選溶劑中的溶液被加入。不受任何理論的限制，認為作為一種溶液而不是純的產品加入該催化劑避免了該催化劑的沉淀，進一步避免T1-OR鍵的水解。在本方法中，典型地在該多元醇和該催化劑存在下在從100° C至250° C、優選從150° C至240° C、更優選從180° C至230° C的溫度下加熱該α -羥基酸。所述加熱可以在大氣壓和減壓下進行，有利地是在減壓下，特別是在等于或低于500毫巴、更特別是在等于或低于200毫巴、尤其是在等于或低于100毫巴的壓力下進行。該壓力通常是等于或高于I毫巴、尤其是等于或高于5毫巴、更特別地是等于或高于10毫巴。在一個優選的實施方案中，該加熱開始于大氣壓下、然后在遞增的真空下繼續，直到達到所需要的壓力，尤其是直到從10毫巴至100毫巴的壓力，例如，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.14 EP 10169481.81.一種用于制備α-羥基酸的環狀二酯的方法，該方法包括在至少一種多元醇和至少一種如下催化劑存在下在100° C至250° C的溫度下加熱所述α-羥基酸，所述催化劑選自T1、Zr、Al和Sn的羧酸鹽和醇鹽。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述α-羥基酸選自乳酸、乙醇酸、戊二酸、扁桃酸、蘋果酸、檸檬酸和酒石酸，優選乳酸和乙醇酸，特別是乙醇酸。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述加熱是在從150°C至240° C，優選從180° C至230° C的溫度下進行的。4.根據權利要求1-3中的任一項所述的方法，其中所述加熱是在降低的壓力下，特別是在等于或低于500毫巴，更特別地是在等于或低于200毫巴的壓力下進行的。5.根據權利要求1-4中的任一項所述的方法，其中所述加熱開始于大氣壓下，然后在遞增的真空下繼續，直到達到10毫巴至200毫巴的壓力。6.根據權利要求1-5中的任一項所述的方法，其中所述多元醇選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁四醇、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇以及庚七醇，優選地選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇。7.根據權利要求1-6中的任一項所述的方法，其中添加的所述多元醇的量為所述α -羥基酸的從2%至50摩爾％，尤...

【專利技術屬性】
技術研發人員：亨利·喬治·吉斯蘭·沃捷，多米尼克·弗朗索瓦·阿希萊·馬昌德，
申請(專利權)人：索維公司，
類型：
國別省市：