α-羟基酸的环状二酯的制备方法技术

用于制备α-羟基酸的环状二酯的方法包括在至少一种多元醇和至少一种催化剂的存在下在100°C至250°C的温度下加热该α-羟基酸，该催化剂是选自Ti、Zr、Al和Sn的羧酸盐和醇盐组成的组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求在2010年7月14日提交的欧洲申请号10169481. 8的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。本专利技术涉及一种用于制备α-羟基酸的环状二酯的方法。特别地，本专利技术涉及乳酸和乙醇酸的相应环状二酯丙交酯或乙交酯的制备。丙交酯和乙交酯是聚乳酸(或聚丙交酯)(PLA)和聚乙醇酸(或聚乙交酯)(PGA)制备中的关键中间产品，该聚乳酸和聚乙醇酸是衍生自可再生资源的可生物降解的、热塑性的聚合物。该丙交酯和乙交酯的合成在常规的PLA和PGA的制备过程中是最重要的步骤。这个步骤将决定最终聚合物的价格。该丙交酯和乙交酯还应当尽可能的纯，以便能够进行开环聚合而产生相应的具有大分子量的PLA和PGA。α-羟基酸的环状二酯的制备通常是以两个不同的步骤进行，这些步骤包括首先制备该α-羟基酸的低聚物，即该α-羟基酸的相对短链的缩聚物，该缩聚物典型地具有几千克每摩尔的分子量；然后在减压下加热该低聚物，以产生所希望的环状二酯。例如，在用于丙交酯合成的美国专利号1095205、在用于乙交酯合成的美国专利号2668162、或在用于丙交酯和乙交酯二者的合成的美国专利号5374743中披 露了这样的方法。该方法具有以下缺点需要许多能量并且产生不纯的产物，该产物需要进一步的纯化步骤以及副产物的处理。由于该低聚物在高温下的降解，该经典方法的另一个缺点与产率有关，其产率通常为约50%。丙交酯或乙交酯的直接合成也已经被披露。例如，美国专利号3322791披露了通过在基于乳酸重量为O. 01被％到5wt%的钛醇盐的存在下、在100° C到250° C的温度下加热乳酸来制备丙交酯，该醇盐基中含有多达12个碳原子。鉴于经典的聚合/解聚过程，该方法看起来是有利的，但是产率仍然十分有限，仅为60%。如同在国际专利申请W092/00292或TO93/19058中所披露的，已经做出了在气相中合成α -羟基酸的环状二酯的尝试。这样的气相方法需要特殊的设备和许多能量。在汽化过程中还必须避免α-羟基酸的降解以及聚合。国际专利申请W093/19058给出了另一个实例，该申请披露了通过从含有羟基酸的供料流中除去水直到获得小于或等于4的聚合度来直接合成羟基酸的环状二酯，特别是丙交酯。该方法导致多种副产物的产生、要求重要的额外分离和纯化步骤、并且导致非常低的产率，远低于50%。国际专利申请W093/19058还披露了通过对该α -羟基酸在有机溶剂中的稀释溶液进行共沸蒸馏以生产羟基酸的环状二酯的可能性。这种方法的主要缺点是需要使用大量的有机溶剂，尤其是芳香族溶剂如苯或甲苯，或溶剂如乙腈，这与环境友好的方法是不相容的。这特别地与产自生物源的丙交酯和乙交酯的“绿色”聚合物如PLA和PGA的合成是不相容的。近来，美国2009/0318713披露了一种通过使该乳酸的钙或镁盐与强酸进行反应(该强酸与该金属的盐是吸湿的)以获得分散在该吸湿盐中的环状二酯来合成丙交酯的方法。该方法需要首先制备该乳酸金属盐。然后，通过使所述乳酸金属盐与一种强酸进行反应，将产生大量的环境不友好的、需要被处理或破坏的盐，如硫酸钙。该方法的另一个缺点其产率低，低于50%。本专利技术的目的是提供一种用于合成α -羟基酸的环状二酯的方法，特别是用于合成丙交酯和乙交酯的方法，该方法不会出现上述缺点。特别地，本专利技术的目的是提供一种环境友好的、简单的且经济的方法，该方法使得能够以高产率来制备环状二酯而无需众多的后续分离和纯化步骤。因此，本专利技术涉及一种用于制备α-羟基酸的环状二酯的方法，该方法包括在至少一种多元醇和至少一种催化剂的存在下在从100° C到250° C的温度下加热该α-羟基酸，该至少一种催化剂是选自T1、Zr、Al和Sn的羧酸盐和醇盐组成的组。实际上，出人意料地发现，当按照本专利技术在多元醇和催化剂的存在下被加热时，该α -羟基酸容易形成相应的环状二酯，该环状二酯可以例如通过蒸馏而容易地从反应介质中分离。在本专利技术的方法中，该α-羟基酸可以是任一种α-羟基酸，特别是乳酸、乙醇酸、葡萄糖二酸、扁桃酸、苹果酸、柠檬酸和酒石酸，优选乳酸和乙醇酸，特别是乙醇酸。必须注意的是所有这些α-羟基酸都能形成环状二酯。然而，这些不同酸的反应性存在一些差异。例如，当比较乙醇酸和乳酸时，可以看到乙醇酸包含一个伯醇而乳酸包含一个仲醇。这个差异意味着乙醇酸具有较高的反应性，这将导致该酸的过度的低聚反应或乙交酯与丙交酯相比的过度水解。本专利技术的必要特征之一在于该多元醇的使用。实际上，已经发现，在没有该多元醇的情况下，获得较低的产率，或者甚至根本没有环状二酯产生。该多元醇可以是选自乙二醇(或单乙二醇或二醇)、丙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁四醇、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、以及庚七醇组成的组，优选选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、以及丙三醇，特别是选自乙二醇。该多元醇典型地是以按摩尔计为该α-羟基酸的从2%到50%、尤其是从5%到20%、例如约10%的量加入的。取决于该多元醇的分子量,该多元醇的量通常是按重量计为该α -羟基酸的从1%至40%、特别是从2%至20%、更特别是从3%至15%，例如约5%至10%。本专利技术的另一个必要特征是催化剂的选择，该催化剂是是选自钛(Ti)、锆(Zr)、铝(Al)和锡(Sn)的羧酸盐(RCOCT)和醇盐(RCT)组成的组，尤其是选自钛的羧酸盐、钛的醇盐、锡的羧酸盐和锡的醇盐,特别是选自钛的醇盐。羧酸盐是例如乙酸盐(OAc )、辛酸盐或乙基-2-已酸盐。醇盐是例如甲醇盐(OMe)、乙醇盐(OEt)、丙醇盐(OPr)、异丙醇盐(OiPr)、正丁醇盐(OBu)、或异丁醇盐(OiBu)。例如，该催化剂可以是选自四乙酸钛(Ti (OAc) 4)、四甲醇钛(Ti (OMe) 4)、四乙醇钛(Ti (OEt) 4)、四异丙醇钛(Ti (OiPr) 4)或四丁醇锡(Sn (OBu) 4)。在本专利技术的方法中，该催化剂通常是以该α -轻基酸的从5mppm至5000mppm(mol/mol )、更常见地从IOmppm至500mppm、最常见地从50mppm至300mppm的量加入的。该催化剂的量通常是该α -轻基酸的从15wppm至15000wppm (wt/wt)、更常见地是从30wppm至1500wppm、最常见地是从IOOwppm至lOOOwppm。该催化剂有利地作为在该多元醇中的溶液、或作为在以下限定的任选溶剂中的溶液被加入。不受任何理论的限制，认为作为一种溶液而不是纯的产品加入该催化剂避免了该催化剂的沉淀，进一步避免T1-OR键的水解。在本方法中，典型地在该多元醇和该催化剂存在下在从100° C至250° C、优选从150° C至240° C、更优选从180° C至230° C的温度下加热该α -羟基酸。所述加热可以在大气压和减压下进行，有利地是在减压下，特别是在等于或低于500毫巴、更特别是在等于或低于200毫巴、尤其是在等于或低于100毫巴的压力下进行。该压力通常是等于或高于I毫巴、尤其是等于或高于5毫巴、更特别地是等于或高于10毫巴。在一个优选的实施方案中，该加热开始于大气压下、然后在递增的真空下继续，直到达到所需要的压力，尤其是直到从10毫巴至100毫巴的压力，例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.14 EP 10169481.81.一种用于制备α-羟基酸的环状二酯的方法，该方法包括在至少一种多元醇和至少一种如下催化剂存在下在100° C至250° C的温度下加热所述α-羟基酸，所述催化剂选自T1、Zr、Al和Sn的羧酸盐和醇盐。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述α-羟基酸选自乳酸、乙醇酸、戊二酸、扁桃酸、苹果酸、柠檬酸和酒石酸，优选乳酸和乙醇酸，特别是乙醇酸。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述加热是在从150°C至240° C，优选从180° C至230° C的温度下进行的。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述加热是在降低的压力下，特别是在等于或低于500毫巴，更特别地是在等于或低于200毫巴的压力下进行的。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中所述加热开始于大气压下，然后在递增的真空下继续，直到达到10毫巴至200毫巴的压力。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁四醇、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇以及庚七醇，优选地选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇以及丙三醇。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中添加的所述多元醇的量为所述α -羟基酸的从2%至50摩尔％，尤...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·乔治·吉斯兰·沃捷，多米尼克·弗朗索瓦·阿希莱·马昌德，
申请(专利权)人：索维公司，
类型：
国别省市：