[发明专利]乳酸酯直接转化为丙交酯的催化剂和使用该催化剂制备丙交酯的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年5月20日提交的韩国专利申请10-2009-0043985的权益，该韩国专利申请通过引用而将其全部内容结合在此。

技术领域

本公开内容涉及一种用于将乳酸酯直接转化为丙交酯的催化剂，所述丙交酯是用作聚丙交酯用的单体的环酯，并且还涉及一种使用所述催化剂制备丙交酯的方法。

背景技术

聚乳酸或聚丙交酯(PLA)是具有光学性质的聚合物，并且目前用作可生物降解的医用材料如外科缝合线和注射药用胶囊。最近，聚乳酸或聚丙交酯(PLA)被评价为环境友好材料以及可生物降低塑料，其可以用于制备各种聚合物产品如包装材料、家用电器、办公用品和车内装饰。

为了将聚乳酸用于上述应用，要求聚乳酸具有高的光学纯度(D-型或L-型光学异构体)和高分子量。为此目的，需要用作用于制备聚乳酸的单体的丙交酯具有高的光学和化学纯度。

丙交酯是一种环酯，其是由乳酸的脱水反应(或由乳酸的酯化合物的脱醇反应)而产生的二聚体。

用于制备丙交酯的常规方法包括以下步骤：首先通过聚合乳酸或乳酸酯而制备分子量为约100至5,000的预聚物，然后在催化剂如金属氧化基催化剂或锡基催化剂存在下，在减压条件下，在流动惰性气体的情况下，通过解聚所述的预聚物而得到丙交酯。例如，美国专利5053522公开了一种通过使用上述方法制备旋光纯L(-)-丙交酯或D(+)-丙交酯的技术，并且美国专利5142023公开了由乳酸制备聚丙交酯生物塑料的方法，该方法包括：除去水和溶剂以浓缩乳酸，原因在于在水分保留时，乳酸由于其特殊的物理性质而将在聚合过程中聚合成具有低分子量的预聚物。此外，在美国专利5274073中还描述了一种用于将粗制丙交酯转化为纯化的丙交酯或聚丙交酯的方法，该方法包括以下步骤：通过聚合乳酸得到预聚物，然后在催化剂存在下解聚该预聚物得到粗制的丙交酯，并且用蒸馏系统纯化粗制的丙交酯。此外，美国专利5247059公开了一种由乳酸酯制备充分纯化的丙交酯或聚丙交酯的方法，该方法包括以下步骤：通过使用聚合催化剂缩合乳酸酯来制备具有低分子量的聚丙交酯，通过解聚该具有低分子量的聚丙交酯来制备粗制的丙交酯，并且纯化所述粗制的丙交酯。此外，美国专利5274127公开了一种制备L-丙交酯的方法，该方法包括以下步骤：将L-乳酸水溶液脱水，使得平均聚合度不超过2，并且美国专利6277951描述了一种通过以下步骤制备丙交酯的方法：由通过从其中除去水和溶剂而得到的乳酸的纯化液制备具有低分子量的聚丙交酯，并且通过将催化剂加入具有低分子量的聚丙交酯中而合成丙交酯。此外，美国专利6326458公开了一种由乳酸或乳酸酯制备纯化的丙交酯或聚丙交酯的方法，该方法包括以下步骤：产生粗制的聚丙交酯，其中当使用乳酸酯时，加入催化剂以利于丙交酯的产生。但是，上述制备方法的缺点在于：解聚速度慢，由于高温处理而发生光学纯度的劣化并且难以选择反应品的形式和材料。此外，由上述方法产生的丙交酯需要进行通过重结晶或蒸馏的另外纯化工艺，这导致工艺复杂并且需要过多的能量的问题。

同时，美国专利5319107涉及一种由羟基羧酸或其衍生物制备环酯如丙交酯或乙交酯的方法，并且美国专利5420304描述了一种通过如下步骤产生环酯如丙交酯的方法：通过溶剂萃取方法从含乳酸的稀溶液中回收乳酸，并且将乳酸转化成环酯如丙交酯，同时在脱水工艺过程中控制具有高分子量的低聚物的产生比例。此外，日本专利公开公布1993-286966中公开了一种由乳酸丁酯制备具有低吸湿性的丙交酯的方法。此外，日本专利公开公布1999-209370公开了一种随同单丁基锡化合物通过下列步骤制备聚丙交酯或丙交酯的方法：加热，然后在单丁基锡化合物的存在下对乳酸酯脱醇化。此外，日本专利公开公布2001-181273公开了一种制备具有高分子量的α-羟基有机酸聚合物的方法，该方法包括以下步骤：通过α-羟基有机酸酯和高级醇的脱醇化和缩合而制备α-羟基有机酸低聚物的高级醇酯，并且通过在减压下加热由此得到的高级醇酯而除去乙交酯。