用于制备环状二酯尤其是丙交酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备环状羧酸酯的方法，尤其是分子内酯，如丙交酯，其中，这些环酯通过环化解聚由低聚羧酸反应制得。所述反应给出了作为副产物的这些低聚羧酸的缩合产物，即在进一步步骤中被水解并由此被回收的高分子量低聚羧酸的混合物。这种水解产物能够再次加入至第一步实施的环化解聚中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于生产环状羧酸酯，尤其是分子内酯，例如丙交酯(dilactide)的方法，通过环化解聚由低聚羧酸实现这些环酯的生产。在环化解聚反应期间，生成了作为副产物的这些低聚羧酸的缩合产物，例如高分子量聚羧酸的混合物，该高分子量聚羧酸的混合物在进一步的步骤中被水解且被回收。这种水解产物能够被再次加入至第一步中实施的环化解聚中。用于工业化生产聚乳酸(PLA)的所有目前常用方法都是基于丙交酯的开环聚合。为此，通过乳酸缩聚物的环化解聚实现丙交酯的生产。因此，在添加催化剂的情况下在低压下加热低平均分子量(500-2000Da)的乳酸缩聚物，结果，形成了丙交酯并以蒸气形式排出。因此必然会留下残留物，所述残留物包括催化剂、平均分子量为3000-5000Da的乳酸缩聚物和各种杂质。残留物的量直接影响所述方法的总产率。因此倾向于尽可能彻底地将乳酸缩聚物转化以形成丙交酯，以便提高产率。PLA生产的特性存在这样的事实：乳酸以两种光学活性形式存在，即S(+)-型和R(-)-型，也被称作L-乳酸和D-乳酸。在丙交酯的生产中，能够相应地形成三种不同光学形式：L-丙交酯(立体中心的绝对S,S-构型)、内消旋-丙交酯(立体中心的绝对R,S-构型)和D-丙交酯(立体中心的绝对R,R-构型)。主要想要的是L-丙交酯，由于通常使用的乳酸包括高达＞99％的L-异构体，该L-丙交酯也是主要形成的。然而，在所述方法的所有步骤中，结果基本上是L-乳酸转化为D-乳酸或者L-丙交酯转化为内消旋-丙交酯和D-丙交酯(外消旋化)。在转化高于正常的95％时，L-丙交酯转化为内消旋-丙交酯的外消旋化程度极大地增加了，这对所述方法的总产率是不利的。由于只有内消旋-丙交酯的比例为至多10-12％时才能够聚合L-丙交酯，以形成高熔点的聚合物，因此，以高质量的产品为代价实现了额外的产率。在现有技术中，存在着与PLA或乳酸缩聚物(还有乳酸低聚物)的水解有关的全面信息。这里包括：例如WO2011/029648、WO2010/11894、US5229528、EP0628533或EP0893462。同样地，已经公开了进一步提高转化率的可选择的方法，例如DE19637404或US7557224。在增加的温度下，通过添加外消旋抑制剂，在外消旋化没有增加太大的情况下，尽可能地减少了残留物。在现有技术中，也存在着关于纯化乳酸和回收丙交酯的全面信息；DE19637404A1、DE60317581T2、DE69405201T2(EP0657447B1)、DE69815369T2、EP1276890B1、US2011/0155557A1。在乳酸的聚合中，供应至聚合反应器的一种或多种催化剂是已知的。所述催化剂可以包括金属或无机/有机金属化合物，例如Sn化合物、Zn化合物、或铁化合物(DE19637404A1、DE60317581T2、DE60317581T2)。然而，就描述了在解聚过程中通过残留物的水解并随后再循环进入该过程以减少外消旋化而言，没有已知的信息。也没有描述关于去除或回收催化剂的数据。WO2011/029648和WO2010/118954(银河(Galactic))：文中描述了乳酸乙酯作为水解介质在降解PLA中的用途。生成的乙醇是不利的，该乙醇在水解后必须要被蒸馏去除。WO2010/118955(银河)：文中描述了各种乳酸酯作为水解介质进行醇解，这里各自生成的乙醇随后也必须被去除。US2526554：在早期提及了醇解。然而，只用于由β-内酯制备的聚酯。US5229528：聚羟基脂肪酸酯(PHA)(PLA也属于PHA)在增加的压力和增加的温度下遇水水解。在封闭容器中水解是不利的，此外，所述方法是不连续的。此外，由于纯水被用作水解介质，需要非常长的反应时间。EP0628533(杜邦(DuPont))：描述了通过水、醇、胺、二胺以及它们的混合物发生的水解。包括权利要求1中水解产物的分离。EP0893462(嘉吉(Cargill))：在这一专利中(实施例4)，描述了用88％的乳酸水解解聚残留物。因为没有发生催化剂的去除、且由于催化剂的浓度因而能够产生恒定增加部分的D-异构体，因此这是不利的。费萨尔(Faisal)：2007(亚洲化学(Asian Journal of Chemistry)，卷19，期3：1714-1722)：这里描述了PLA在高温(＞160℃)下水解。因为外消旋化能够由此发生到较大的程度，所以，事实上，这一高温水平是不利的。柳桥(Yagihashi)2010(工业与工程化学研究，2010，49(3)，页：1274-1251)：这里，在70-180℃的温度范围内使用了稀释的氢氧化钠溶液。在20-60min的反应时间内没有发生外消旋化。随后必须要去除钠则是不利的。US7557224(九州工业大学(Kyushu Institute of Technology))：描述了通过加入氢氧化铝，缩聚物选择性热解。高于300℃的极高温度是不利的。DE19637404：描述了直接从PLA中回收交酯，然而这只能通过使用大量催化剂且在非常高的温度下实现。法恩(Fan)2003(绿色化学(Green Chemistry)，2003,5,75-579)：解聚残留物在250-300℃下通过添加钙成分发生热解以便阻止过度的外消旋化。DE19637404A1(岛津公司(Schimadzu Corp))：描述了用于从聚乳酸(PLA)中回收丙交酯的方法，包括热处理PLA。DE60317581T2(泰莱公司(Tate&Lyle plc))：该专利涉及用于从粗丙交酯的蒸气产品流中纯化丙交酯的方法，该粗丙交酯的蒸气产品流至少包括丙交酯、乳酸、水和线性乳酸低聚物。DE69405201T2(EP0657447B1)(株式会社武蔵野化学研究所)：这里描述了用于纯化丙交酯的方法。DE69815369T2(嘉吉)：本专利技术涉及乳酸的加工处理，尤其是从混合物中分离乳酸流和丙交酯盐流，以及以优选形式分离和处理乳酸和分离丙交酯盐。EP1276890B1(伍德-伊文达-菲瑟有限公司(Uhde Inventa-Fischer GmbH)：本专利技术涉及用于由乳酸生产聚乳酸(PLA)的方法，所述乳酸使用淀粉作为原料通过发酵产生。US2011/0155557A1(福特，Futerro)：本专利技术涉及用于由乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产通式Ⅰ的环酯的方法，其中，a)在第一步中，具有通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的一部分通过环化解聚被转化为通式Ⅰ的环状二酯，通式Ⅰ和通式Ⅱ中R选自具有1‑6个碳原子的直链型或支链型脂肪族基团，通式Ⅱ中n的平均值为2～40，然后将生成的通式Ⅰ的环状二酯分离，未转化为通式Ⅰ的环状二酯的那部分通式Ⅱ的低聚羧酸在所述环化解聚过程中反应形成残留物，所述残留物包括通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物，所述残留物中的通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的n平均值高于投入到第一步中的通式Ⅱ的低聚羧酸的n平均值，b)在第二步中，在第一步中获得的、n平均值在1～20之间且为通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的残留物发生水解以形成通式Ⅲ的α‑羟基羧酸、或者形成n平均值在1～20之间的通式Ⅱ的低聚羧酸与通式Ⅲ的α‑羟基羧酸的混合物，c)在第二步中获得的水解产物至少部分地或全部地投入到第一步，其特征在于，一直实施第一步的环化解聚，直到所用的通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物以重量计至多98％通过所述环化解聚被转化为通式Ⅰ的环状二酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.26 EP 12190199.51.一种用于生产通式Ⅰ的环酯的方法，
其中，
a)在第一步中，具有通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的一部分通过环
化解聚被转化为通式Ⅰ的环状二酯，通式Ⅰ和通式Ⅱ中R选自具有1-6
个碳原子的直链型或支链型脂肪族基团，通式Ⅱ中n的平均值为2～40，
然后将生成的通式Ⅰ的环状二酯分离，未转化为通式Ⅰ的环状二
酯的那部分通式Ⅱ的低聚羧酸在所述环化解聚过程中反应形成残留
物，所述残留物包括通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物，所述残留物中的通
式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的n平均值高于投入到第一步中的通式Ⅱ的
低聚羧酸的n平均值，
b)在第二步中，在第一步中获得的、n平均值在1～20之间且为
通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物的残留物发生水解以形成通式Ⅲ的α-羟基
羧酸、或者形成n平均值在1～20之间的通式Ⅱ的低聚羧酸与通式Ⅲ
的α-羟基羧酸的混合物，
c)在第二步中获得的水解产物至少部分地或全部地投入到第一
步，
其特征在于，
一直实施第一步的环化解聚，直到所用的通式Ⅱ的低聚羧酸的混
合物以重量计至多98％通过所述环化解聚被转化为通式Ⅰ的环状二
酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被投入到第一步的、
通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物由通式Ⅲ的α-羟基羧酸的在先缩聚获得，
R具有权利要求1中所指示的含义。
3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，作为将水解产物
投入到第一步的替代或额外步骤，水解产物被部分地或全部地投入到
通式Ⅲ的α-羟基羧酸的在先缩聚中。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，一直实施第
一步的环化解聚，直到所用的通式Ⅱ的低聚羧酸的混合物以重量计至
多95％、进一步优选以重量计50-95％、更进一步优选以重量计60-85％
通过所述环化解聚被转化为通式Ⅰ的环状二酯。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在第二步中
实施的残留物的部分水解是通过用水解介质转化所述残留物来实施
的，所述水解介质选自由水、通式Ⅲ的α-羟基羧酸、或水和通式Ⅲ的
α-羟基羧酸的混合物构成的组，其中，水和通式Ⅲ的α-羟基羧酸的混
合物中水的含量优选以重量计为1-99％、优选以重量计为10-80％、尤
其优选以重量计为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯帕·帕兹，乌多·米尔鲍尔，哈比卜·德劳奇，
申请(专利权)人：伍德伊文达菲瑟股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE