專利名稱：一種高收率、高光學(xué)純度的l－乳酸丁酯合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于L-乳酸丁酯的合成方法，尤其是指在合成L-乳酸丁酯的過程中及后處理過程中，減少L-乳酸丁酯的損失，避免消旋，提高L-乳酸丁酯的光學(xué)純度及收率。
背景技術(shù)：
乳酸丁酯是一類重要的α-羥基酯類化合物，它是一種無色穩(wěn)定、氣味溫和、微溶于水的液體。同時又是一種性能優(yōu)良、用途廣泛的高沸點溶劑，主要用于天然樹脂、合成樹脂、油漆、印刷油墨、干洗液、粘結(jié)劑等。也是一種受人歡迎的食用合成香料?？捎糜谝恍┸涳嬃?、冰淇凌等食品中。特別是具有光學(xué)活性的L-乳酸丁酯可用于綠色農(nóng)藥的中間體。目前工業(yè)上合成乳酸丁酯多以濃硫酸為催化劑，由乳酸和正丁醇直接酯化，反應(yīng)結(jié)束后為除去多余的硫酸需經(jīng)過中和與水洗處理。致使生產(chǎn)工序繁雜，產(chǎn)品損失大，并產(chǎn)生大量廢水。隨著環(huán)保法規(guī)對環(huán)境要求的不斷提高，近十年來，國內(nèi)外廣泛開發(fā)了一系列新型的可取代硫酸的酯化反應(yīng)催化劑。如稀土化合物(夏金紅、梁福沛 稀土化合物對乳酸丁酯的催化合成、《廣西化工》1997，26(1)21-23)、結(jié)晶三氯化鐵(劉理中、俞善信、肖立信等，三氯化鐵對乳酸丁酯的催化合成、《化學(xué)工程師》1993，(5)9-10)，對甲苯磺酸(林敏、秦勁運、林靜，乳酸丁酯的合成研究，《廈門大學(xué)學(xué)報》1997，36(4)581-584)，固體超強酸(王存、牛由琴、于世龍，固體超強酸TO2/SO4-2催化合成乳酸丁酯，《化學(xué)世界》1993(3)311-313)等。這些催化劑反應(yīng)完后雖然只需過濾，可簡化生產(chǎn)工序，但成本較硫酸高(硫酸價格為280元/噸，對甲苯磺酸價格為2800元/噸，三氯化鐵價格為3500元/噸)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用濃硫酸為催化劑，但改進了處理硫酸的工序的工藝方法，從而得到高收率的合成高光學(xué)純度的L-乳酸丁酯。
本發(fā)明的技術(shù)方案即L-乳酸丁酯的合成是以濃硫酸為催化劑，濃硫酸的加入量為1.5％(以乳酸質(zhì)量為基準)，正丁醇和乳酸的摩爾比可以是0.5-4，最佳摩爾比為1.5-2，反應(yīng)溫度為50-150℃，最佳反應(yīng)溫度為80-120℃；其主要特征是酯化反應(yīng)結(jié)束后直接在反應(yīng)體系中加入固體無水醋酸鈉、固體無水碳酸鈉、固體無水碳酸氫鈉或固體無水氫氧化鈉，中和硫酸；然后過濾分離，分離液體可直接用于蒸餾，優(yōu)選加入固體無水碳酸鈉。
上述的濃硫酸與固體無水碳酸鈉的摩爾比為1∶1.5-3，最好1∶1.5-2。
本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的碳酸鈉溶液中和，水洗工藝，避免了大量廢水的產(chǎn)生和易溶于水的乳酸丁酯的損失，尤其是碳酸鈉溶液中和硫酸后即使通過水洗也容易使體系稍微呈堿性，在合成光學(xué)活性的乳酸丁酯的蒸餾過程中，易使乳酸丁酯消旋。改進后合成乳酸丁酯的收率提高到90％以上，光學(xué)活性(e.e.％)也達到99.5％以上。
具體實施例方式
實例1480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-100℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后直接加入11.93g固體無水碳酸鈉中和硫酸，固體無水碳酸鈉與濃硫酸的摩爾比為1.5∶1，然后過濾。L-乳酸丁酯的收率為90％，光學(xué)純度為99.5％。
實例2480g乳酸、348g苯、505g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-100℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后直接加入14.32g固體無水碳酸鈉中和硫酸，固體無水碳酸鈉與濃硫酸的摩爾比為1.8∶1，然后過濾。L-乳酸丁酯的收率為90％，光學(xué)純度為99.7％。
實例3480g乳酸、348g苯、370g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-100℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后直接加入15.91g固體無水碳酸鈉中和硫酸，固體無水碳酸鈉與濃硫酸的摩爾比為2∶1，然后過濾。L-乳酸丁酯的收率為91％，光學(xué)純度為99.8％。
實例4480g乳酸、348g苯、1010g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，50-150℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后直接加入23.88g固體無水碳酸鈉中和硫酸，固體無水碳酸鈉與濃硫酸的摩爾比為3∶1，然后過濾。L-乳酸丁酯的收率為91％，光學(xué)純度為99.8％。
比較例1480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-120℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后用600ml飽和醋酸鈉溶液中和硫酸，然后用1200ml飽和氯化鈉洗二次，最后用無水硫酸鎂干燥、過濾。L-乳酸丁酯的收率為60％，光學(xué)純度為94％。
比較例2480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-120℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后用600ml飽和碳酸鈉溶液中和硫酸，然后用1200ml飽和氯化鈉洗三次，最后用無水硫酸鎂干燥、過濾。L-乳酸丁酯的收率為56％，光學(xué)純度為90％。
比較例3480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g濃硫酸加入裝有分水器和回流冷凝管的2000ml反應(yīng)瓶中，80-120℃回流17小時，分水156ml。反應(yīng)結(jié)束后用600ml5％氫氧化鈉溶液中和硫酸，然后用2000ml飽和氯化鈉洗四次，最后用無水硫酸鎂干燥、過濾。L-乳酸丁酯的收率為73％，光學(xué)純度為87％。
權(quán)利要求
1.一種高收率、高光學(xué)純度的L-乳酸丁酯合成方法，亦即以濃硫酸為催化劑，乳酸和正丁醇進行酯化反應(yīng)，其特征在于酯化反應(yīng)結(jié)束后直接在反應(yīng)體系中加入固體無水醋酸鈉、固體無水碳酸鈉、固體無水碳酸氫鈉或固體無水氫氧化鈉，中和硫酸；然后過濾分離。
2.如權(quán)利要求1所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述的濃硫酸與固體無水碳酸鈉的摩爾比為1∶1.5-3。
3.如權(quán)利要求2所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述的濃硫酸與固體無水碳酸鈉的摩爾比為1∶1.5-2。
4.如權(quán)利要求1所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述濃硫酸的加入量為乳酸質(zhì)量的1.5％，正丁醇和乳酸的摩爾比是0.5-4，反應(yīng)溫度為50-150℃。
5.如權(quán)利要求4所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述正丁醇和乳酸的摩爾比為1.5-2。
6.如權(quán)利要求4所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為80-120℃。
全文摘要
一種高收率、高光學(xué)純度的L－乳酸丁酯的合成方法，以濃硫酸為催化劑，濃硫酸的加入量為乳酸質(zhì)量的1.5％，正丁醇和乳酸的摩爾比可以是0.5－4，反應(yīng)溫度為50－150℃，反應(yīng)結(jié)束后直接加入固體無水醋酸鈉、固體無水碳酸鈉、固體無水碳酸氫鈉或固體無水氫氧化鈉，中和硫酸；然后過濾分離。該合成方法可使L－乳酸丁酯的收率達90％以上，光學(xué)純度達99.5％以上。
文檔編號C07C67/08GK1450046SQ02109429
公開日2003年10月22日 申請日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者劉菁, 李德才, 徐杰 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所