[发明专利]一步气相反应制备丙交酯的方法

说明书

本发明属于有机合成技术领域，具体公开了一种一步气相反应制备丙交酯的方法。本发明提供的制备方法，是采用固定床反应器或流化床反应器，在反应器内固载有固体催化剂，将乳酸酯气化得到乳酸酯气体，之后与惰性气体混合形成混合气流，将混合气流连续通入到反应器内，加热催化反应生成丙交酯。本发明方法以乳酸酯为原料，通过气相反应，乳酸酯在惰性气体环境中、催化剂的作用下发生酯交换反应，一步反应即可得到丙交酯，反应过程简单，反应时间短，能耗低，生产效率高；采用固定床反应器或流化床反应器，可以连续进行催化合成制备丙交酯，适合工业化生产；制备得到的产品体系简单，产品易于分离，且收率高。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，特别是涉及一种一步气相反应制备丙交酯的方法。

背景技术

聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种性能优良且具有生物相容性和生物可降解性的聚合物，主要用于可降解包装材料、药物微球载体、防粘膜、生物导管、骨科用固定物、骨科手术器件、人工骨等方面。

聚乳酸可通过两种途径来合成，一是乳酸单体的直接缩聚，该方法一般难以制备出高相对分子质量的聚合物；二是采用两步法，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，然后丙交酯开环聚合生成聚乳酸，此法通过离子聚合或配位聚合可得到上百万分子量的高分子量产物，因而成为当前制备聚乳酸的首选方法。丙交酯成为合成可降解材料聚乳酸的重要中间体。

目前丙交酯的合成方法多采用乳酸为原料，虽然目前市面上的乳酸单体比较廉价，但是由乳酸单体直接制备丙交酯的步骤比较繁琐，且还存在反应过程中脱水时间过长、乳酸低聚体解聚温度过高、体系粘度大和反应物氧化严重等问题，导致丙交酯产率不高，能耗高，生产效率较低，进一步造成了聚乳酸的生产成本过高，从而严重限制了聚乳酸的生产规模及其广泛应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种一步气相反应制备丙交酯的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种一步气相反应制备丙交酯的方法，将乳酸酯气体与惰性气体混合形成的混合气流通入固载有催化剂的固定床反应器或流化床反应器，催化反应生成丙交酯。

作为一种优选的实施方案，所述催化剂为氧化铝、氧化锗、氧化锑、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅、H-beta分子筛、氧化钙、氧化锡、氧化亚锡中的任一种或多种的复配。进一步优选地，所述催化剂为纳米级或微米级的催化剂。采用纳米级或微米级的催化剂，催化剂的比表面积大，催化剂与反应物越容易接触，催化效率越高。本发明选用催化剂是纳米级或微米级的固体催化剂，可固载在固定床上或流化床中，可一步直接催化生成丙交酯。

优选地，所述惰性气体为不与反应物乳酸酯气体发生反应的气体。惰性气体优选如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、氮气、CO₂气体中的任一种或多种的混合。惰性气体作为保护气体在反应过程中起到增压的作用，使反应在一定压力下进行。

优选地，所述乳酸酯气体为D-乳酸酯气体、DL-乳酸酯气体和L-乳酸酯气体中的任一种。所述D-乳酸酯气体、DL-乳酸酯气体或L-乳酸酯气体由对应的乳酸酯加热气化得到，所述乳酸酯的纯度≥90％，优选所述乳酸酯的纯度≥98％。相应地，所得丙交酯可以为D-丙交酯、DL-丙交酯或L-丙交酯。在制备过程中应控制原料乳酸酯的纯度不低于90％，如果浓度低则容易产生过多的杂质，导致合成的丙交酯产品纯度不高，进而导致产品不易分离，增大了丙交酯的纯化难度。

优选地，所述乳酸酯气体与惰性气体形成的混合气流中，乳酸酯气体与惰性气体的质量比为(50～0.1):(50～99.9)；优选为(40～2):(60～98)。惰性气体与乳酸烷基酯气体以合适的比例混合进入到反应系统中，有利于提高反应物的转化率。通过设定合适的原料气体与惰性气体的比例，可以使原料在流经固定床时，与催化剂可以更为有效的接触，提高催化剂的效率，使转化率提高。