一种催化合成丙交酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种催化合成丙交酯的方法，乳酸亚锡与脲类物质的混合物为复合催化剂，以乳酸含量90％的L

【技术实现步骤摘要】
一种催化合成丙交酯的方法


[0001]本专利技术属于环境友好材料领域，尤其涉及催化合成丙交酯的方法。

技术介绍

[0002]石油基塑料所导致的诸如“白色污染”等环境问题日益严重，聚乳酸作为生物可降解塑料的一种，在一定的时间和条件下，可被微生物完全降解，被认为是石油基塑料的有效替代品之一。目前，聚乳酸的合成主要采用的是开环聚合的方式，丙交酯作为开环聚合合成聚乳酸的重要单体，其合成方法研究至关重要。
[0003]目前，丙交酯的合成主要采用的是金属催化剂(如辛酸亚锡、氧化锌等)催化低聚乳酸裂解的方式，这种方式存在催化反应温度高、能耗大等缺陷，一定程度上限制了工业化生产。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有合成L-丙交酯(或者D-丙交酯)技术中存在的催化反应温度高、能耗大等问题，提供一种高效节能催化合成丙交酯的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种催化合成丙交酯的方法，包括如下步骤：
[0007](1)将乳酸亚锡与脲类物质混合，搅拌均匀得到复合催化剂；
[0008](2)将步骤(1)中得到的复合催化剂与乳酸低聚物混合，减压裂解条件下合成丙交酯。
[0009]具体地，步骤(1)中，所述的脲类物质为具有式(1)结构的脲类化合物及其盐的一种或多种；
[0010]式(1)：
[0011]其中，R1、R2、R3、R4分别选自H、烷基、芳基、杂环、羟烷基、酰基、亚硝基、氨基中的任意一种；X为O或S。
[0012]优选地，所述式(1)结构的脲类化合物为尿素、硫脲、1,3-二甲基脲、4-苯基-3-氨基硫脲、1-甲基脲、1-甲基-1-硝基脲、四乙基脲、1,3-二(羟甲基)脲、乙酰脲、苄脲、1-丁基脲、1-(4-溴苯基)-2-硫代脲、3-羟基苯基脲、1,3-二环己脲、联二脲、乙酰硫代氨基脲、甲苯基脲、1-异丙基-2-硫脲。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述的复合催化剂中，乳酸亚锡和脲类物质的摩尔比在2:1-1:6之间。
[0014]优选地，步骤(1)中，乳酸亚锡与脲类物质搅拌混合的温度控制在80℃-120℃，搅拌的速率控制在100-500r/min。
[0015]具体地，步骤(2)中，所述的乳酸低聚物为重均分子量在500-3000Da的L-乳酸低聚物，或重均分子量在500-3000Da的D-乳酸低聚物。
[0016]优选地，步骤(2)中，所述的复合催化剂的用量与L-乳酸低聚物或D-乳酸低聚物质量比控制在1:100-1:3000之间。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述的减压裂解条件为温度控制在150-180℃和压力控制在1-5torr之间。
[0018]优选地，步骤(2)中，减压裂解反应的时间控制在0.5-2h。
[0019]具体地，步骤(2)减压裂解反应过程中，收集蒸馏出的白色产物，得到丙交酯。
[0020]有益效果：
[0021]本专利技术以乳酸亚锡与脲类物质的混合物为复合催化剂，以乳酸含量90％的L-乳酸(或D-乳酸)为原料，经减压蒸馏技术合成L-丙交酯(或D-丙交酯)，相较于单独使用其中一种催化剂而言，采用复合催化剂可以实现产率有效提升，在相同实验条件下，单独使用乳酸亚锡或脲类催化剂合成丙交酯的粗产率分别为69％-72％和23％-30％，而两者复合催化剂可提升至90％以上。相较于传统锡类催化剂或锌类催化剂以及其他复合催化组分而言，本专利技术复合催化反应体系的反应温度低(150-180℃)，反应时间短(0.5-2h)，丙交酯产率高(90％以上)，更加节能增产，有利于工业化生产。
具体实施方式
[0022]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。
[0023]实施例1
[0024]1)将乳酸亚锡与尿素按照摩尔比2:1混合，在80℃、500r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0025]2)向反应瓶中加入重均分子量约500Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:100，控制反应温度在180℃、真空度5torr条件下，反应2小时，L-丙交酯产率93.15％，纯度96.68％。
[0026]实施例2
[0027]1)将乳酸亚锡与硫脲按照摩尔比1:6混合，90℃、100r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0028]2)向反应瓶中加入重均分子量约3000Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:3000，控制反应温度在170℃、真空度1torr条件下，反应0.5小时，L-丙交酯产率90.03％，纯度97.52％。
[0029]实施例3
[0030]1)将乳酸亚锡与1,3-二甲基脲按照摩尔比1:3混合，80℃、300r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0031]2)向反应瓶中加入重均分子量约1500Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:1500，控制反应温度在175℃、真空度3torr条件下，反应1小时，L-丙交酯产率92.45％，纯度98.66％。
[0032]实施例4
[0033]1)将乳酸亚锡与4-苯基-3-氨基硫脲按照摩尔比1:4混合，120℃、300r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0034]2)向反应瓶中加入重均分子量约3000Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得
的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:100，控制反应温度在180℃、真空度5torr条件下，反应2小时，L-丙交酯产率95.64％，纯度97.86％。
[0035]实施例5
[0036]1)将乳酸亚锡与1-甲基脲按照摩尔比2:1混合，100℃、350r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0037]2)向反应瓶中加入重均分子量约1500Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:1500，控制反应温度在170℃、真空度1torr条件下，反应1小时，L-丙交酯产率94.62％，纯度98.36％。
[0038]实施例6
[0039]1)将乳酸亚锡与1-甲基-1-亚硝基脲按照摩尔比1:3混合，100℃、100r/min转速下加热搅拌均匀即形成复合催化剂；
[0040]2)向反应瓶中加入重均分子量约500Da的L-乳酸低聚物150g，将步骤(1)中制得的复合催化剂投加至乳酸低聚物中，催化剂与L-乳酸低聚物质量比为1:2000，控制反应温度在175℃、真空度3torr条件下，反应2小时，L-丙交酯产率96.28％，纯度95.76％。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化合成丙交酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将乳酸亚锡与脲类物质混合，搅拌均匀得到复合催化剂；(2)将步骤(1)中得到的复合催化剂与乳酸低聚物混合，减压裂解条件下合成丙交酯。2.根据权利要求1所述的催化合成丙交酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的脲类物质为具有式(1)结构的脲类化合物及其盐的一种或多种；式(1)：其中，R1、R2、R3、R4分别选自H、烷基、芳基、杂环、羟烷基、酰基、亚硝基、氨基中的任意一种；X为O或S。3.根据权利要求2所述的催化合成丙交酯的方法，其特征在于，所述式(1)结构的脲类化合物为尿素、硫脲、1,3-二甲基脲、4-苯基-3-氨基硫脲、1-甲基脲、1-甲基-1-硝基脲、四乙基脲、1,3-二(羟甲基)脲、乙酰脲、苄脲、1-丁基脲、1-(4-溴苯基)-2-硫代脲、3-羟基苯基脲、1,3-二环己脲、联二脲、乙酰硫代氨基脲、甲苯基脲、1-异丙基-2-硫脲。4.根据权利要求1所述的催化合成丙交酯的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的复合催化剂中，乳酸亚锡和脲类物质的摩尔比在2:1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：江伟，卢珂，张延凯，孙平，李爱民，张全兴，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：