本发明专利技术涉及一种由丙交酯与丙醇通过酯交换反应二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法。它包括以下步骤：在乳酸中加入催化剂进行缩聚反应，得到分子量在１０００～２５００的乳酸低聚物。在乳酸低聚物中加入催化剂，进行解聚反应得到粗品丙交酯。对粗品丙交酯进行精制，将精制丙交酯与无水丙醇进行全回流反应，得到乳酸丙酯。本发明专利技术工艺简单，合成的乳酸丙酯含量在９９．５％以上，光学纯度可以达到９９％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机化工
，具体涉及一种由丙交酯与无水醇为直接原料，通 过酯交换反应。
技术介绍
乳酸酯具有特殊的朗姆酒、水果和奶油香味，是一种重要的精细化工原料。由于乳 酸酯含有不对称碳原子，因此具有两种光学异构体，也是一种具有光学活性的重要工业溶 剂，可用作硝化纤维、乙酸纤维、醇酸树脂、贝壳松酯、马尼拉树脂、松香、虫胶、乙烯树脂、油 漆等的溶剂，同时还是人造珍珠类的高级溶剂。在其它工业领域还被用做增塑剂，在不对称 合成中用来合成具有光学活性的羧酸酯，制药中用作压制药片的润滑剂、药物心得静中间 体等。因此在食品、酿酒、化工、医药等行业具有广泛用途。同时由于乳酸酯具有无毒、溶解性好、小易挥发、有果香气味等特点，又具有可生 物降解性，因此乳酸酯又是极具开发价值和应用前景的“绿色溶剂”。随着人们生活水平的 不断提高，对环境的要求越来越高，而目前在工业上使用的溶剂大都是有毒的溶剂，对环境 和人类造成了极大的危害，如卤代类、醚类、氟氯碳类溶剂等，因此乳酸酯作为“绿色溶剂” 具有广阔的应用前景。目前国产乳酸酯由于含量不高和光学纯度不高，只能作为添加剂用于食品等行 业。而医药和农药等精细化工行业需要高光学纯度的乳酸酯作为中间体原料，高光学纯度 的乳酸酯也作为溶剂使用于电子产品的清洗工艺，因此高光学纯度的乳酸酯有着更广阔的 市场前景。目前高含量、高光学纯度乳酸酯生产技术的研究开发一直没有取得突破性的进展。乳酸酯合成技术，中国专利CN1229790A公开了一种以天然原料合成乳酸乙酯的 方法，CN1720215A公开了一种乳酸乙酯连续制备的方法，CN1438213A公开了一种以乳酸 铵为原料反应精馏制备乳酸乙酯的工艺，CN1102180A公开了一种乳酸乙酯生产新工艺， CNl 114035公开了一种精馏法制备乳酸乙酯的工艺，CNCN1290686由乳酸铵催化合成乳酸 乙酯的方法，CN1594585公开了一种溶液相中酶催化合成乳酸乙酯的方法，CN1613842公开 了一种催化精馏合成乳酸乙酯的新工艺。中国专利CN1450046公开了一种高收率、高光学 纯度的L-乳酸丁酯合成方法。所有公开的专利中均没有采用丙交酯与无水丙醇为原料，通 过酯交换反应生产乳酸酯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有乳酸酯生产技术所存在的缺陷，提供一种二步法生产 高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，该方法工艺简单，操作简易，适合工业化生产应用， 且无“三废”排放。该方法首先采用乳酸为原料合成丙交酯，再以精制丙交酯和无水醇为原 料合成乳酸酯，整条工艺路线可以分为丙交酯生产与乳酸丙酯生产两个流程，所以我们称 之为“二步法”。本专利技术的技术解决方案是这样实现的它包括以下步骤A、乳酸缩聚在乳酸中加入催化剂，催化剂与乳酸的重量比为0. 1/10000 10/10000，优选1/10000 ；加完后进行缩聚反应，在温度80 180°C、真空度20000 2000Pa 的条件下持续反应1 4小时，即得到分子量在1000 2500的乳酸低聚物。B、低聚物解聚在乳酸低聚物中加入催化剂，催化剂与乳酸低聚物的重量比为 0. 1/10000 10/10000，优选1/10000 ；加完后在解聚反应器内，在温度200 250°C、真空 度3000 50Pa的条件下连续反应，即可持续得到含量在80% 95%的粗品丙交酯。C、丙交酯纯化对粗品丙交酯进行精制，得到含量在99. 5%以上，光学纯度在 99%以上的精制丙交酯；D、乳酸酯合成将精制丙交酯与无水丙醇按重量比1 0. 9 1 8. 3的比例加 入反应釜，然后按重量比为10/1000 100/1000的比例加入催化剂，优选50/1000，连续搅拌进行全回流反应，得到乳酸丙酯；E、乳酸酯纯化将乳酸酯进行纯化分离。本专利技术较好的技术解决方案是在乳酸缩聚之前，先在真空度10000 500Pa条件 下，蒸馏温度40 90°C的条件下对乳酸进行真空蒸馏，去除其中的游离水。其中在乳酸缩聚和低聚物解聚中加入的催化剂为锌类催化剂、锡类催化剂或有 机催化剂中的至少一种，其加入的重量比为0. 1/10000 5/10000，优选1/10000。优选乳酸 锌、氧化锌、锌粉、二乙基锌、乳酸锡、氧化锡、二氧化锡、氧化亚锡、乳酸亚锡、辛酸亚锡、氯 化亚锡、锡粉、丙酸或钛酸丁酯中的一种或多种的复合催化剂。更优选的催化剂为氧化锌、 氧化锡和钛酸丁酯按重量比为1:1:1的混合物。其中在乳酸酯合成中加入的催化剂为交换树脂或固体高强酸催化剂中的一种或 两种，其加入的重量比为10/1000 100/1000。优选氢型阳离子交换树脂或S042-/Ti02固 体高强酸催化剂中的一种或两种的复合催化剂。更优选氢型阳离子交换树脂与S0427Ti02 固体高强酸按重量比11的复合催化剂。其中步骤C中对粗品丙交酯进行精制的方法是重结晶、减压精馏或熔融结晶，或 者是上述精制方法中的两种及两种以上的组合。优选先重结晶再熔融结晶。其中步骤E中将乳酸酯进行纯化分离是将乳酸酯加入到精馏塔进行精馏，精馏 塔常压操作，塔顶与塔釜压差为1. 5 3KPa，塔釜温度为145°C 165°C，塔顶温度为75 78°C，塔侧出口得到含量在99. 5%以上的乳酸丙酯产品，塔顶得到含量99. 5%以上的醇， 塔底溢出含量在99. 5%以上的乳酰基乳酸丙酯。塔底溢出的乳酰基乳酸酯可以返回步骤D 的反应釜中参与乳酸丙酯合成反应。塔顶得到的丙醇可以返回步骤D的反应釜中参与乳酸 丙酯合成反应。与现有的技术相比，本专利技术的技术优势在于1、本专利技术生产乳酸酯的工艺路线当中采用精制丙交酯和无水醇作为直接原料，有 别于传统工艺采用乳酸和醇作为直接原料，相比较而言，本工艺具有以下特点一、以乳酸 为原料生产反应中间体丙交酯，众所周知，乳酸具有两种同分异构体，左旋乳酸与右旋乳酸 的物化特性十分接近，采用普通的分离工艺很难将其分离，而乳酸的光学含量将会直接影 响产品乳酸甲酯的光学含量。丙交酯具有两种同分异构体，四种不同的存在方式左旋型、 右旋型、外消旋型和内消旋型，左旋与右旋丙交酯的熔点为95°C 98°C，外消旋丙交酯的熔点为124°C 126°C，内消旋丙交酯的熔点为50°C 52°C，四者在同一温度下同一溶剂中 溶解度也有很大的区别，内消旋的最大，左旋与右旋丙交酯次之，外销旋丙交酯最小，四者 的沸点相差也较大。所以通过常见的分离方式就可以将其分离，本工艺路线采用的是溶剂 重结晶、减压精馏、熔融结晶中一种或两种及两种以上的耦合纯化分离方式，精制后的丙交 酯，含量可以达到99. 5%以上，光学纯度可以达到99%以上，含水量在0.05%以下。二、因 为作为原料的无水醇和精制丙交酯的水分含量极低，而所进行的酯交换反应不会产生反应 水，所以整个反应过程无需带水剂，并且反应可以进行的很彻底。产物乳酸酯中的含水量可 以做到很低。三、精制丙交酯的光学纯度可以达到99. 5%以上，酯交换反应不会发生构型的 翻转，所以合成的乳酸乙酯光学纯度可以达到99. 5%以上。2、本专利技术采用氢型阳离子交换树脂和S0427Ti02固体高强酸其中一种作为催化剂 或两种以一定比例混合的复合催化剂，和传统工艺使用浓硫酸作为催化剂相比，具有以下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，它包括以下步骤：Ａ、乳酸缩聚：在乳酸中加入催化剂，催化剂与乳酸的重量比为０．１／１００００～１０／１００００，加完后进行缩聚反应，得到分子量在１０００～２５００的乳酸低聚物；Ｂ、低聚物解聚：在乳酸低聚物中加入催化剂，催化剂与乳酸低聚物的重量比为０．１／１００００～１０／１００００，加完后进行解聚反应，得到含量在８０％～９５％的粗品丙交酯；Ｃ、丙交酯纯化：对粗品丙交酯进行精制，得到含量在９９．５％以上，光学纯度在９９％以上的精制丙交酯；Ｄ、乳酸丙酯合成：将精制丙交酯与无水丙醇按重量比１∶０．９～１∶８．３的比例加入反应釜，然后按重量比为１０／１０００～１００／１０００的比例加入催化剂，连续搅拌进行全回流反应，得到乳酸丙酯；Ｅ、乳酸丙酯纯化：将乳酸丙酯进行纯化分离。
【技术特征摘要】
一种二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，它包括以下步骤A、乳酸缩聚在乳酸中加入催化剂，催化剂与乳酸的重量比为0.1/10000～10/10000，加完后进行缩聚反应，得到分子量在1000～2500的乳酸低聚物；B、低聚物解聚在乳酸低聚物中加入催化剂，催化剂与乳酸低聚物的重量比为0.1/10000～10/10000，加完后进行解聚反应，得到含量在80％～95％的粗品丙交酯；C、丙交酯纯化对粗品丙交酯进行精制，得到含量在99.5％以上，光学纯度在99％以上的精制丙交酯；D、乳酸丙酯合成将精制丙交酯与无水丙醇按重量比1∶0.9～1∶8.3的比例加入反应釜，然后按重量比为10/1000～100/1000的比例加入催化剂，连续搅拌进行全回流反应，得到乳酸丙酯；E、乳酸丙酯纯化将乳酸丙酯进行纯化分离。2.根据权利要求1所述的二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，它包括以 下步骤在乳酸缩聚之前，先在真空度10000 500Pa条件下，蒸馏温度40 90°C的条件 下对乳酸进行真空蒸馏，去除其中的游离水。3.根据权利要求1所述的二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，其中在 乳酸缩聚和低聚物解聚中加入的催化剂为锌类催化剂、锡类催化剂或有机催化剂中的至少 一种，其加入的重量比为0. 1/10000 5/10000。4.根据权利要求1或3所述的二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丙酯的方法，其中 在乳酸缩聚和低聚物解聚中加入的催化剂为乳酸锌、氧化锌、锌粉、二乙基锌、乳酸锡、氧化 锡、二氧化锡、氧化亚锡、乳酸亚锡、辛酸亚锡...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨义浒，徐杰，
申请(专利权)人：孝感市易生新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：42
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