[发明专利]利用催化合成方式制备丙交酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物；其制备或化学加工；以其为基料的组合物技术领域，尤其涉及一种丙交酯的制备方法。

背景技术

离子液体又称室温离子液体或室温熔融盐，具有独特的理化性质和特有的功能如较低的熔点、可调节的路易斯酸度、可忽略的蒸汽压、较宽的使用温度和良好的溶解性能等。目前，聚乳酸仍未发展成为大规模使用的可降解材料主要原因即在于中间体丙交酯的生产成本太高。丙交酯的合成一般使用金属氧化物如氧化锌或锡的化合物如氯化亚锡、辛酸亚锡等，反应过程中脱水时间过长、乳酸低聚体解聚温度过高、体系粘度增大和反应物氧化严重，都导致丙交酯产率不高。丙交酯是合成可降解材料聚乳酸的重要中间体。以D、L-乳酸为原料，在离子液体催化剂存在下脱水环化合成丙交酯。聚乳酸是一类具有高度生物相容性和生物降解性的高分子材料，在人体内可最终分解为二氧化碳和水，经美国食品和药品管理局（FDA）批准可用作控释药物载体、医用手术缝合线和注射用微胶囊、微球及埋植剂等制剂的材料。聚乳酸可通过两种途径合成：一是乳酸单体的直接缩聚，该方法一般难以制备高相对分子质量的聚合物；二是由乳酸制备丙交酯，再由丙交酯开环聚合得聚乳酸，此法通过离子聚合或配位聚合可得到上百万的高分子量产物。因此，丙交酯的合成对获得高分子量的聚乳酸极具重要。因此，新的合成工艺和新型催化剂的使用使得反应在更加温和的条件下进行，避免炭化、焦化和氧化等是最为有效的途径。因此，离子液体作为环境友好的溶剂与绿色催化体系正受到越来越多的重视。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种环境友好、操作方便的利用催化合成方式制备丙交酯的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

利用催化合成方式制备丙交酯的方法，其特征在于，包括下步骤。

（1）将D、L-乳酸加热脱水。量取100mLD、L-乳酸原料含100g乳酸放入三颈瓶中，安装电动搅拌系统、冷凝系统、恒温加热系统、真空系统。减压13.3KPa下逐步升温到80℃，冷凝系统采用冷水冷却，温度保持在50℃，脱自由水约2h左右，至无明水馏分滴出停止加热。

（2）乳酸聚合成低聚物。按质量比加入一定量催化剂，在减压下（13.3KPa）下重新缓慢升温至140℃，冷凝系统采用冷水冷却，温度保持在140℃，脱结合水约1h左右，至无明水馏分滴出停止加热。

（3）加入催化剂后静置10分钟，加水搅拌并再次加热至90摄氏度保持3至5小时后冷却。

（4）低聚体解聚成环。更换接收装置，重新开始快速升温，至190℃时减压至1KPa，持续缓慢升温，反应温度控制在200～210℃，直到无明显馏出物为止约需1.5h。蒸出的丙交酯蒸汽迅速冷凝挂壁、淡黄色丙交酯液体逐渐结晶析出。

（5）萃取分离：将所得溶液静置10分钟后，加入萃取剂进行萃取，萃取后得到溶液，既得。

作为一种优选方案，产品经抽滤，得固体粗产物。粗品丙交酯呈淡黄色，用乙酸乙酯重结晶3次。真空干燥后得无色透明层状晶体。

本发明有益效果。

本发明以离子液体为催化剂催化丙交酯的合成，从丙交酯的产率及纯度来看，以离子液体为催化剂催化合成丙交酯具有可行性，特别是以酸性离子液体为催化剂时丙交酯产率较高；并且环境友好、操作简单。

具体实施方式

利用催化合成方式制备丙交酯的方法，其特征在于，包括下步骤。

（1）将D、L-乳酸加热脱水。量取100mLD、L-乳酸原料含100g乳酸放入三颈瓶中，安装电动搅拌系统、冷凝系统、恒温加热系统、真空系统。减压13.3KPa下逐步升温到80℃，冷凝系统采用冷水冷却，温度保持在50℃，脱自由水约2h左右，至无明水馏分滴出停止加热。

（2）乳酸聚合成低聚物。按质量比加入一定量催化剂，在减压下（13.3KPa）下重新缓慢升温至140℃，冷凝系统采用冷水冷却，温度保持在140℃，脱结合水约1h左右，至无明水馏分滴出停止加热。

（3）加入催化剂后静置10分钟，加水搅拌并再次加热至90摄氏度保持3至5小时后冷却。

（4）低聚体解聚成环。更换接收装置，重新开始快速升温，至190℃时减压至1KPa，持续缓慢升温，反应温度控制在200～210℃，直到无明显馏出物为止约需1.5h。蒸出的丙交酯蒸汽迅速冷凝挂壁、淡黄色丙交酯液体逐渐结晶析出。

（5）萃取分离：将所得溶液静置10分钟后，加入萃取剂进行萃取，萃取后得到溶液，既得。