專利名稱：一種利用梯度濃度方式進(jìn)行丙交酯重結(jié)晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)酯類有機(jī)化合物的純化方法。具體地說，就是一種使粗丙交酯在重結(jié)晶的過程中，先用高質(zhì)量濃度溶液給予初步重結(jié)晶，獲得高得率；再通過低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶，獲得高純度的純化方法。
背景技術(shù)：
丙交酯是一種由兩分子乳酸生成的環(huán)酯，具有四種形式兩分子L-乳酸形成的L-丙交酯；兩分子D-乳酸形成的D-丙交酯；一分子L-乳酸和一分子D-乳酸形成的內(nèi)消旋丙交酯；以及L-丙交酯和D-丙交酯形成的外消旋丙交酯。丙交酯是一種可用于制備聚乳酸及其共聚物的重要化合物。
眾所周知，聚乳酸及其共聚物作為生物可降解材料，具有兩大突出的優(yōu)點(diǎn)其原料——乳酸可由發(fā)酵得到，屬于可再生資源；其制成品能被微生物分解成二氧化碳和水，達(dá)到完全降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，有關(guān)聚乳酸類材料的研究引起廣泛關(guān)注。
高分子量的聚乳酸通常是由高純度的丙交酯開環(huán)聚合獲得。通常，丙交酯由含水的乳酸經(jīng)低分子量聚乳酸作為中間體，再通過裂解的方法得到。專利CN1212343、CN1369490、AU2003231482、DE3232103、DE3708915、FR2843390、JP63101378、JP2004149418、US1095205、US5053522、US2002132967等介紹了丙交酯的合成過程。
在上述專利方法得到的丙交酯中，還含有少量乳酸單體、乳酸二聚物(乳酰乳酸)以及水等雜質(zhì)(下文將含有這些雜質(zhì)的丙交酯稱為粗丙交酯)。
所含的上述雜質(zhì)對(duì)丙交酯的聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不利影響水的存在能夠使丙交酯水解得到乳酸，并且能使聚乳酸分子鏈水解斷裂；乳酸及其二聚體等酸性物的存在會(huì)使聚乳酸分子鏈因酸解而遭到降解等。因此，粗丙交酯需要經(jīng)過提純以去除其含有的雜質(zhì)。
粗丙交酯的純化方法一般有氣助蒸發(fā)法、水解法以及重結(jié)晶法等。
氣助蒸發(fā)法能使諸如丙交酯或乙交酯或及其混合物的環(huán)酯作為氣流中的蒸汽組分而與雜質(zhì)相分離。相關(guān)專利有AU2003295252、US5274073、US6277951等。但氣助蒸發(fā)法分離過程復(fù)雜，并且得率一般不高。
水解法是一種從粗丙交酯中除去內(nèi)消旋異構(gòu)體從而獲得高光學(xué)純度丙交酯的方法，相關(guān)專利有CN1112559、JP10025288、US5502215等。但水解處理后，一般仍需要重結(jié)晶進(jìn)一步純化。
而重結(jié)晶法因其操作步驟少、工藝較成熟而應(yīng)用較為廣泛。專利CN1488628、FR2843390、WO9315069等都對(duì)重結(jié)晶法純化丙交酯進(jìn)行了介紹。但目前對(duì)于重結(jié)晶法純化丙交酯的研究大多為溶劑的選擇，如專利US4727163、CN1583740采用乙酸乙酯、JP10279577采用低級(jí)酯類、US6313319應(yīng)用醇類、JP6279435應(yīng)用低級(jí)醇、酮、酯類或其混合物等，而對(duì)丙交酯重結(jié)晶工藝的影響因素未加以研究。
實(shí)際上，對(duì)于某一種溶劑(如C1～C4的醇類中的一種或總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種)，在溶液質(zhì)量濃度不同的條件下，溶液質(zhì)量濃度越低，其結(jié)晶產(chǎn)物純度越高，但相應(yīng)得率越低；而提高質(zhì)量濃度雖可達(dá)到高得率，但純度較差，需增加結(jié)晶次數(shù)來得到高純度的產(chǎn)物。本專利在丙交酯的多次重結(jié)晶過程中，利用梯度控制改變質(zhì)量濃度重結(jié)晶法即先在高質(zhì)量濃度溶液中結(jié)晶獲得產(chǎn)物高得率、再在低質(zhì)量濃度溶液中結(jié)晶獲得產(chǎn)物高的純度，最終能夠在相同重結(jié)晶次數(shù)條件下，得到高純度的結(jié)晶產(chǎn)物的同時(shí)，提高重結(jié)晶產(chǎn)物得率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即通過對(duì)不同重結(jié)晶次數(shù)的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度進(jìn)行梯度控制的工藝，使得在相同重結(jié)晶次數(shù)條件下，提高產(chǎn)物純度的同時(shí)增加結(jié)晶產(chǎn)物得率。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到A在60℃～75℃下，將粗丙交酯溶于C1～C4的醇類中的一種或總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種，得到粗丙交酯溶液，并控制溶液的質(zhì)量濃度在一個(gè)較高的范圍內(nèi)。
B將溶液降溫至0℃～30℃，使丙交酯結(jié)晶析出并過濾干燥，得到丙交酯晶體。
C重復(fù)上述兩步操作，但降低所控制的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度，得到二次或多次重結(jié)晶后的丙交酯晶體。
進(jìn)一步的本發(fā)明所述中，隨著結(jié)晶次數(shù)的增加，后一次重結(jié)晶所控制的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度應(yīng)低于前次的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度。
溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時(shí)，高質(zhì)量濃度的丙交酯溶液其質(zhì)量濃度的變化范圍為50％～120％，優(yōu)選質(zhì)量濃度變化范圍70％～100％；低質(zhì)量濃度的丙交酯溶液其質(zhì)量濃度的變化范圍為15％～55％，優(yōu)選質(zhì)量濃度變化范圍25％～50％。
溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時(shí)，高質(zhì)量濃度的丙交酯溶液其質(zhì)量濃度的變化范圍為150％～210％，優(yōu)選質(zhì)量濃度變化范圍170％～200％；低質(zhì)量濃度的丙交酯溶液其質(zhì)量濃度的變化范圍為40％～90％，優(yōu)選質(zhì)量濃度變化范圍50％～75％。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過梯度濃度方式進(jìn)行丙交酯重結(jié)晶的方法即對(duì)重結(jié)晶過程中不同重結(jié)晶次數(shù)的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度加以控制，可同時(shí)有效的改善結(jié)晶產(chǎn)物的得率和純度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取20.0g粗丙交酯，以甲醇為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度梯度遞減方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表1。
表1

實(shí)施例2取20.0g粗丙交酯，以乙醇為溶劑重結(jié)晶三次，采用溶液質(zhì)量濃度梯度遞減方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表2。
表2

實(shí)施例3取20.0g粗丙交酯，以乙醇為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度改變方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表3。
表3

實(shí)施例4取20.0g粗丙交酯，以乙醇為溶劑，采用不同質(zhì)量濃度的溶液重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表4。
表4

實(shí)施例5取20.0g粗丙交酯，以異丙醇為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度梯度減小方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表5。
表5

實(shí)施例6取20.0g粗丙交酯，以乙酸甲酯為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度梯度遞減方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表6。
表6

實(shí)施例7取20.0g粗丙交酯，以乙酸乙酯為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度梯度遞減方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表7。
表7

實(shí)施例8取20.0g粗丙交酯，以乙酸乙酯為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度改變方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表8。
表8

實(shí)施例9取20.0g粗丙交酯，以乙酸丁酯為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度梯度遞減方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表9。
表9

實(shí)施例10取20.0g粗丙交酯，以乙醇為溶劑，采用溶液質(zhì)量濃度改變方式重結(jié)晶三次，每次重結(jié)晶的溶液質(zhì)量濃度及結(jié)果見表10。
表10

權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種從含有雜質(zhì)的粗丙交酯開始，純化丙交酯的方法。該方法的特征在于隨結(jié)晶次數(shù)的增加，以梯度減小方式改變所控制的溶液的質(zhì)量濃度(每100g溶劑溶解丙交酯的質(zhì)量，下同)，進(jìn)行丙交酯的重結(jié)晶。此方法包括A在50℃～95℃下，將粗丙交酯溶于C1～C4的醇類中的一種或總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種，得到粗丙交酯溶液。B將溶液降溫至0℃～30℃，使丙交酯結(jié)晶析出并過濾干燥，得到丙交酯晶體。C重復(fù)上述A、B操作，但降低所控制的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度，得到二次或多次重結(jié)晶的丙交酯晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于采用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶一次(或數(shù)次)后，降低所控制的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，2中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為50％～120％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為70％～100％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為15％～55％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為25％～50％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，2中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為150％～210％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為170％～200％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為40％～90％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時(shí)，當(dāng)溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時(shí)，所控制的丙交酯溶液質(zhì)量濃度為50％～75％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用梯度改變?nèi)芤嘿|(zhì)量濃度的方式進(jìn)行丙交酯重結(jié)晶的方法，此方法包括將粗丙交酯溶于溶劑中，梯度改變?nèi)芤嘿|(zhì)量濃度進(jìn)行多次重結(jié)晶，最終得到高純度的結(jié)晶產(chǎn)物。本發(fā)明的特征在于采用溶液質(zhì)量濃度梯度減小的方式進(jìn)行丙交酯的多次重結(jié)晶。具體地說，就是先用高質(zhì)量濃度溶液給予初步重結(jié)晶，獲得高得率；再通過低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶，獲得高純度。最終效果可達(dá)到在同樣的重結(jié)晶次數(shù)下，提高產(chǎn)物純度的同時(shí)增加結(jié)晶產(chǎn)物得率。
文檔編號(hào)C07D319/00GK1763034SQ20051009533
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者劉曉寧, 魏榮卿, 魏軍, 劉迎 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)