[发明专利]一种连续合成L-丙交酯的方法

说明书

本发明属于有机合成工程领域，具体提供一种连续合成L‑丙交酯的方法，包括以下步骤：先将L‑乳酸烷基酯预热至其沸点以上，与惰性气体混合后，在催化剂的作用下加热生成L‑丙交酯和烷基醇，然后分离纯化得到L‑丙交酯。本方法能够直接利用较为易得的L‑乳酸烷基酯为原料，经一步反应合成L‑丙交酯，减少了L‑乳酸烷基酯的水解步骤，避免了乳酸低聚脱水以及解聚等复杂的反应环节，反应时间更短，操作简单，能耗低，且产品易于分离，所得L‑丙交酯经简单纯化后，可进行开环聚合反应制得聚乳酸，可大大提高工业中聚乳酸的生产效率，降低生产成本，更经济节能。

技术领域

本发明涉及有机合成工程领域，特别是涉及一种连续合成L-丙交酯的方法。

背景技术

聚乳酸也称为聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分且可再生，是一种生物可降解高分子材料，用途广泛，可应用于注塑、纺丝、吹膜、拉伸成膜、3D打印等多个领域，因此受到越来越多的关注。

目前工业化生产聚乳酸的方法大都是采用两步法，即先将乳酸脱水缩聚得到乳酸低聚物，再经过低聚物自身环化反应，合成中间产物丙交酯，再经过丙交酯开环聚合得到聚乳酸。而工业中生产乳酸通常采用反应精馏的办法，即先将乳酸与醇反应，制得沸点较低的乳酸烷基酯，再通过精馏的办法提纯，提纯后的乳酸烷基酯再经水解制得乳酸和对应的醇。

上述方法步骤繁琐，能耗高，生产效率较低，难以实现连续化生产，严重限制了聚乳酸的生产规模，生产成本也很高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连续合成L-丙交酯的方法，用于解决现有技术中L-丙交酯的合成步骤繁琐、能耗高而导致的聚乳酸生产效率低及生产成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的基础方案为：一种连续合成L-丙交酯的方法，包括以下步骤：先将L-乳酸烷基酯预热至其沸点以上，与惰性气体混合后，在催化剂的作用下加热生成L-丙交酯和烷基醇，然后分离纯化得到L-丙交酯。

本基础方案的工作原理在于：本方法采用气相反应，将L-乳酸烷基酯加热气化后，与惰性气体的气流混合，然后在催化剂的作用下发生酯交换反应，从而连续合成L-丙交酯，最后将L-丙交酯和烷基醇分离纯化即可得到L-丙交酯。

本基础方案的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供了一种直接利用L-乳酸烷基酯连续合成L-丙交酯的方法，本方法能够直接利用较为易得的L-乳酸烷基酯为原料，经一步反应合成L-丙交酯，减少了L-乳酸烷基酯的水解步骤，避免了乳酸低聚脱水以及解聚等复杂的反应环节，反应时间更短，操作简单，能耗低，且产品易于分离，所得L-丙交酯经简单纯化后，可进行开环聚合反应制得聚乳酸，可大大提高工业生产中聚乳酸的生产效率，降低生产成本，更经济节能。

可选地，所述L-乳酸烷基酯为L-乳酰基与C1-C8醇所形成的酯。

可选地，所述L-乳酸烷基酯的纯度≥98％。若L-乳酸烷基酯的纯度低于98％，容易产生过多的杂质，导致催化剂失活或副反应增多，合成的L-丙交酯纯度不高，收率降低，产品不易分离，增大L-丙交酯的纯化难度。

可选地，所述L-乳酸烷基酯与惰性气体的质量比为(80～1)∶(20～99)；优选为(40～2)∶(60～98)。让惰性气体与L-乳酸烷基酯以合适的比例进入到反应系统中，有利于提高反应物的转化率。

可选地，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氙气及CO2中的一种。当然，只要是不参加化学反应的气体在本发明中均可适用，不局限于上述列举的气体。

可选地，所述惰性气体的流速为重时空速0.5～100h-1，优选为1～50h-1。惰性气体起到增压的作用，让惰性气体与L-乳酸烷基酯以恒定的流速进入到反应系统中，若流速过快，会导致反应物在催化剂表面的停留时间短，转化率降低；而流速过慢，则整个系统的处理效率会降低，影响产能。