从蒸气中去除2-羟基烷酸的环二酯的方法技术

本发明专利技术涉及用于将2-羟基烷酸的环二酯从包含所述二酯的蒸气中去除的方法，其中所述蒸气与水溶液接触使得所述二酯溶解在所述溶液中。根据本发明专利技术，所述方法的特征在于所述溶液是碱性溶液，优选具有10以上的pH。通过本发明专利技术可以防止在水溶液中形成所述二酯的淤浆的问题。所述方法在丙交酯的制备或转化应用中具有极大的优势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于将2-羟基烷酸的环二酯从包含所述二酯的蒸气中去除的方法，其中所述蒸气与水溶液接触使得所述二酯溶解在所述溶液中。根据本专利技术，所述方法的特征在于所述溶液是碱性溶液，优选具有10以上的pH。通过本专利技术可以防止在水溶液中形成所述二酯的淤浆的问题。所述方法在丙交酯的制备或转化应用中具有极大的优势。【专利说明】本专利技术涉及将2-羟基烷酸的环二酯从包含所述二酯的蒸气中去除的方法，其中使该蒸气与水溶液接触使得该二酯溶解于所述溶液中。目前2-羟基烷酸和它们的环二酯受到许多关注。这些酸和二酯可用于制备聚(2-羟基烷)酸型的聚合物。这样的聚合物的众所周知的实例是聚乙交酯。然而最关注的是聚丙交酯(也称作聚乳酸并缩写为PLA)。其是可以由可再生资源制备的脂族聚酯。这样的制备可包括将比如淀粉或其它碳水化合物的天然出现的资源细菌发酵为乳酸。通常PLA是通过乳酸(2-羟基丙酸)的环二酯(或环二聚物)、丙交酯的开环聚合(ROP)合成的。在环二酯的合成以及在它们到聚合物的转化中，皆需要去除包含少量的环二酯的蒸气物流。为了减少损失，在这样的蒸气中的环二酯的量应是最低的。此外，这样的二酯的水解产物可在用于合成或转化这些二酯的装置中造成腐蚀问题。这对于丙交酯的水解产物乳酸来说尤其如此。已经开发出特定的冷凝和清洗方法以尽可能多地降低排出的蒸气中二酯的量。在日本专利申请JP10-17653中已经描述了开头段提到的方法。更特别地，该文件描述了在聚合反应容器中由丙交酯制备PLA的方法。在此方法中，将未反应的丙交酯作为蒸气从反应容器中去除，其中该蒸气在换热器中基本上液化并随后收集在排放罐中。一小部分未液化的丙交酯通过喷射装置输送到气压冷凝器。在该冷凝器中，丙交酯与主要包含丙交酯、其水解产物乳酸和水的水溶液接触。在实践中该已知的方法具有明显的缺点。在水溶液中丙交酯相对缓慢地水解为乳酸，与丙交酯在水溶液中的低溶解度的组合，可引起在这样的溶液中形成丙交酯淤浆。当在低压下操作设备时尤其如此。在这些情况下，应选择相对低的工作温度以避免水溶液的沸腾。低工作温度导致低水解速率。根据该日本专利申请，在冷凝器构造之一中已经应用特定的过滤器以过滤丙交酯淤浆。以这种方式，防止了丙交酯淤浆对冷凝器构造的不同装置部件的堵塞。然而在冷凝器构 造中引入另外的过滤器造成不希望的装置成本的增加。本专利技术的目的在于改进已知的方法。特别地，本专利技术具有提供替代方法的目的，其优选地以更高的效率、更简单的设备和/或更低的成本实施。通过将2-羟基烷酸的环二酯从包含所述二酯的蒸气中去除的方法实现本专利技术这些和其它的目标，其中使该蒸气与水溶液接触使得该二酯溶解于所述溶液中，该方法的另一个特征在于该溶液是碱性溶液。按照定义，这样的溶液具有7以上的pH(酸性程度)。本专利技术基于专利技术人获得的这样的洞察力:如果水解是在碱性溶液中实施的，那么2-羟基烷酸的环二酯在水溶液中的水解可以高度地加速。由于这些二酯在水中的水解，此水溶液的酸度增加。在非缓冲溶液中尤其如此。环二聚物分子的水解导致一分子其对应的线性二聚物或两分子其对应的2-羟基烷酸单体的形成。这些水解产物的形成导致溶液的pH下降至远低于7的值。在酸性条件下，上述二酯的水解似乎进行得相对缓慢。然而在碱性条件下，似乎发生快得多的水解。由于在碱性条件下期望的更快的水解，很大程度上减少了现有技术方法中所述的形成丙交酯淤浆的问题，如果适当地选择条件，甚至根本不会发生。强调的是包含丙交酯的蒸气或气体可包含额外的组分。取决于取出的蒸气工艺，该蒸气还可包含环二酯的水解产物、水和/或源自于该方法的其它组分以及来自周边的泄露气体。环二聚物的这样的水解产物可以是对应的线性二聚物或相应的2-羟基烷酸单体。本专利技术的方法引人关注的实施方案的特征在于该二酯是丙交酯和2-羟基烷酸是乳酸。实验显示如果水解在pH大于7的水溶液中进行，丙交酯到乳酸的水解速率是大大增强的。此提高的pH引起乳酸主要以其乳酸盐的形式。乳酸盐分子的反离子取决于用于实际碱性化的碱的属性。值得注意的是此水解作用并不限定于特定类型的丙交酯。丙交酯中存在的两个非对称原子导致此分子可以三种几何学上不同的结构存在，它们具有非对映的关系。这些不同的结构可以(R，R)-丙交酯(或D-丙交酯)、(S，S)-丙交酯(或L-丙交酯)和(R，S)_丙交酯(或内消旋-丙交酯)区分。所有三种的丙交酯非对映体在碱性条件下显示了水解速率增加的影响。本专利技术的方法的优选实施方案具有该溶液的pH保持在10以上的特征。在此条件下，环二酯的水解几乎唯一地通过称作“皂化反应”的过程而发生。该碱性水解下的机制是二酯快速分解为对应的线性二聚物的原因。在这些情况下，酯键的断裂产生醇以及羧酸的盐。在这种特殊情况下，醇和去质子化的羧酸是相同分子(例如f.e.乳酸盐(f.e.lactate))的一部分。与酸性水解相反，碱性水解不是平衡反应，而是进行100%转化的反应。因此该水解机制完全不同于在酸性条件下的水解机制的原因。当溶液的pH保持在10以上时，未观察到丙交酯淤浆。在这些情况下不需要过滤丙交酯淤浆的措施(measure)实现更加可靠的方法操作。优选地水溶液的pH保持在11以上。在这些条件下，酯的水解速率显著加快。当水溶液的pH在12以上时，环二酯特别是丙交酯的水解速率，甚至进一步增强。根据本专利技术的方法的另一个引人关注的实施方案具有通过添加碱以保持碱性溶液的pH在所需的范围内的特征。不同类型的碱可用于此目的，例如Lewis碱(如吡啶)或Bronsted碱(如液氨)。应用较便宜的金属氧化物或金属碳酸盐提供更好的结果。相比前面提到的碱，优选简单的氢 氧化物比如氢氧化铵。当使用金属氢氧化物作为碱时获得甚至更好的结果，其中首选的碱是氢氧化钠和氢氧化钾。优选地以浓缩水溶液使用碱。以这种形式，可以非常准确地和容易地将它们添加到水解发生的碱性溶液中。这样的浓缩溶液可包含约30-55w/w%的在水中特定的碱。氢氧化钠和氢氧化钾使丙交酯水解期间形成的乳酸分别转化为乳酸钠和乳酸钾。一般而言，乳酸盐在水溶液中显示出良好的溶解性。对于乳酸的Na盐和K盐尤其如此。其中连续添加碱的本专利技术方法的实施方案也是有利的。这样的实施方案可有效地用在从包含这样的二酯的蒸气物流或气体物流中连续地去除环二酯，例如丙交酯的连续生产过程。许多关注还给予本专利技术方法的具有基于溶液的pH值而自动控制添加到溶液中的碱的量的特征的实施方案。在本专利技术的此实施方案中，通过反馈机制的方式调节供应到水溶液的碱，在该机制中溶液的PH提供输入值。这样的实施方案对连续生产过程的实施是非常相关的。特别的实用相关性提供专利技术方法的溶液温度保持在5°C和40°C之间的范围内的实施方案。实践已经显示在大气条件下，根据本专利技术的方法可在水溶液的冰点和沸点之间的任意温度下进行。实际上这意味着在约_20°C和110°C之间的任意温度。然而，许多从蒸气中去除和清洁包含环二酯的蒸气的方法是在低压进行的，其经常在I和40mbar之间，且特别地在2和25mbar之间的范围内。在这些条件下，该方法在5 °C和40 °C之间，优选地在10°C和25°C之间的温度范围内最佳地工作。引人关注地，已发现可在比现有技术的方法更低的压力下进行本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·范克里肯，S·C·德沃斯，J·A·坎普，
申请(专利权)人：普拉克生化公司，
类型：
国别省市：