專利名稱：一種利用梯度濃度方式進行丙交酯重結(jié)晶的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)酯類有機化合物的純化方法。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，達到完全降解，不會對環(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)對丙交酯的聚合反應會產(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)晶進一步純化。
而重結(jié)晶法因其操作步驟少、工藝較成熟而應用較為廣泛。專利CN1488628、FR2843390、WO9315069等都對重結(jié)晶法純化丙交酯進行了介紹。但目前對于重結(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采用低級酯類、US6313319應用醇類、JP6279435應用低級醇、酮、酯類或其混合物等，而對丙交酯重結(jié)晶工藝的影響因素未加以研究。
實際上，對于某一種溶劑(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，但相應得率越低；而提高質(zhì)量濃度雖可達到高得率，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，提高重結(jié)晶產(chǎn)物得率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即通過對不同重結(jié)晶次數(shù)的丙交酯溶液的質(zhì)量濃度進行梯度控制的工藝，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，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，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)點通過梯度濃度方式進行丙交酯重結(jié)晶的方法即對重結(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，可同時有效的改善結(jié)晶產(chǎn)物的得率和純度。
具體實施例方式
實施例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中任意一項的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時，當溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時，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，當溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時，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中任意一項的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時，當溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時，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，當溶劑選擇C1～C4的醇類中的一種時，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中任意一項的方法，其特征在于利用高質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時，當溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時，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，當溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時，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中任意一項的方法，其特征在于利用低質(zhì)量濃度溶液重結(jié)晶時，當溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時，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，當溶劑選擇總碳原子數(shù)為C2～C6的酯類中的一種時，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。最終效果可達到在同樣的重結(jié)晶次數(shù)下，提高產(chǎn)物純度的同時增加結(jié)晶產(chǎn)物得率。
文檔編號C07D319/00GK1763034SQ20051009533
公開日2006年4月26日 申請日期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 申請人:南京工業(yè)大學