CN101466763B - 制备聚-l-乳酸的方法 - Google Patents

制备聚-l-乳酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101466763B
CN101466763B CN200780022163.8A CN200780022163A CN101466763B CN 101466763 B CN101466763 B CN 101466763B CN 200780022163 A CN200780022163 A CN 200780022163A CN 101466763 B CN101466763 B CN 101466763B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acid
catalyzer
fluoroform sulphonate
multipolymer
lactide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200780022163.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101466763A (zh
Inventor
安孙子淳
岩桥寿子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAT UNIVERSITY CORP KYOTO I OF
Kyoto Institute of Technology NUC
Original Assignee
NAT UNIVERSITY CORP KYOTO I OF
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAT UNIVERSITY CORP KYOTO I OF filed Critical NAT UNIVERSITY CORP KYOTO I OF
Publication of CN101466763A publication Critical patent/CN101466763A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101466763B publication Critical patent/CN101466763B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C08G63/82—Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/823—Preparation processes characterised by the catalyst used for the preparation of polylactones or polylactides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/43—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton
    • C07C211/44—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to only one six-membered aromatic ring
    • C07C211/52—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to only one six-membered aromatic ring the carbon skeleton being further substituted by halogen atoms or by nitro or nitroso groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/01—Sulfonic acids
    • C07C309/02—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/03—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton
    • C07C309/06—Sulfonic acids having sulfo groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic saturated carbon skeleton containing halogen atoms, or nitro or nitroso groups bound to the carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/16—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing only one pyridine ring
    • C07D213/18—Salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D233/56—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
    • C07D233/58—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring nitrogen atoms

Abstract

本发明公开了新颖的有机酸系催化剂，该催化剂能够通过使L-乳酸等的羟基羧酸直接脱水缩聚而合成聚羟基羧酸。包含磺酸的胺盐或磺酸的膦盐的用于合成L-乳酸等的聚羟基羧酸的有机酸系催化剂。

Description

制备聚-L-乳酸的方法
技术领域
本发明涉及能使羟基羧酸尤其L-乳酸直接脱水缩聚的有机酸系催化剂。 
背景技术
聚-L-乳酸代表的聚羟基羧酸，其机械特性、物理性质和化学性质优良，并且具有在自然环境下被分解，最终被微生物分解成水和二氧化碳气体的生物分解机能，近年来在医疗用材料和多用途的树脂替代物等多个领域中引起关注，预期今后其有更大的需要。 
如下所述，聚-L-乳酸通过L-丙交酯(乳酸的环状二酯单体)的开环聚合(丙交酯方法)，或通过L-乳酸寡聚物等的间接聚合方法(″丙交酯方法″也包括在间接聚合方法中)而合成。 
Figure DEST_PATH_GSB00000865355500011
使用丙交酯方法时，通过分离丙交酯使原料纯化而得到高分子量的聚-L-乳酸，但是因为工业化制备丙交酯和纯化工程在操作方面和设备方面的成本非常高，这在制备廉价产品中产生了问题。 
用于间接聚合方法中的催化剂种类谈不上丰富，有报导使用对甲苯磺酸、氯化锡，或氯化锡和对甲苯磺酸的复合催化剂进行反应(非专利文献1-4)。 
在使用了对甲苯磺酸或氯化锡的报导(非专利文献1)中，在催化剂/L-乳酸比例为2.5wt％，将乳酸转化为寡聚物，然后通过使用分子筛进行共沸脱 水缩聚而合成分子量约100,000的聚合物。 
在使用氯化锡和对甲苯磺酸复合催化剂的报导(非专利文献2)中，先通过在减压和没有催化剂下加热乳酸而制备寡聚物，加入催化剂(催化剂/寡(L-乳酸)比例：0.4wt％)并熔融聚合得到分子量约20,000的聚合物，然后进行热处理，使结晶化的固相后聚合(post-polymerized)而合成分子量100,000的聚合物。 
虽然有直接缩聚乳酸的催化剂的报导(专利文献1-5)，但是在催化剂对水的稳定性低、催化活性低、由于使用金属类催化剂需要完全移除催化剂等催化剂活性和方法简单化上存在问题，因此实践中使用间接聚合方法。 
专利文献1：特開2003-335850 
专利文献2：特開10-231358 
专利文献3：特開2001-213949 
专利文献4：特開2002-138142 
专利文献5：特開2004-43727 
非专利文献1：Ajioka M，Enomoto E，Suzuki K和Yamaguchi A，Bull.Chem.Soc.Jpn 1995，68，2125。 
非专利文献2：S.I.Moon，I.Taniguchi，M.Miyamato，Y.Kimura和C.W.Lee.，High Perform.聚合物，2001，13，S189-S196。 
发明内容
发明要解决的技术问题 
在上述情况下，本发明目的是提供能够通过L-乳酸的直接脱水缩聚而合成聚-L-乳酸的新颖的有机酸系催化剂。 
解决问题的手段 
即，本发明提供了磺酸的胺盐或膦盐作为能够合成聚-L-乳酸的新颖的有机酸系催化剂。 
本发明的效果 
使用本发明的有机酸系催化剂，能够从乳酸直接合成聚乳酸，催化活性高于以前直接聚合的催化剂。因此，能简化制备过程并提高生产效率。
而且，本发明的有机酸系催化剂可以被再利用。因此，能够降低成本、减少废弃物。 
附图简述 
图1表示催化剂浓度与分子量之间的相互关系。 
图2为聚-L-乳酸的1H-NMR光谱。 
图3为GPC色谱。 
图4为聚-L-乳酸的1H-NMR光谱。 
图5为L-乳酸寡聚物的1H-NMR光谱。 
实施本发明的最佳方式 
本发明的有机酸系催化剂为磺酸的胺盐或磺酸的膦盐。 
本发明中的概念“磺酸”，包括烷磺酸和芳磺酸。优选使用烷磺酸。那些磺酸优选被氟原子取代，且优选取代数量尽可能大。尤其是，最优选使用氟取代的烷磺酸，如三氟甲磺酸。 
本发明中的概念“胺”，包括脂肪族和/或芳香族伯胺、仲胺和叔胺，以及含有那些胺的多胺如二胺和三胺等，和含氮杂环化合物(单环、稠合环)。与磺酸形成盐的胺为烷基胺、芳香胺、或含氮杂环化合物，优选为芳香胺或含氮杂环化合物。所述烷基胺的实例包括三乙基胺、二乙基环己胺等；芳香胺的实例包括苯胺、二苯基胺等；且含氮杂环化合物的实例包括吡啶、N-甲基咪唑等。上述这些胺中，优选氟取代的胺，尤其是氟取代的芳香胺，且其取代数量优选尽可能大。氟取代的芳香胺为例如，2，3，4，5，6-五氟苯胺。 
与磺酸形成盐的膦的实例包括三芳基膦、芳基二烷基膦、二芳基烷基膦和三烷基膦等单膦，和上述组合的二膦、三膦等。优选含芳香基团的膦，且这些膦的实例为三苯基膦。 
磺酸的胺盐或磺酸的膦盐可以通过任何已知方法合成，但通常在冰冷却下，通过向溶于二氯甲烷等惰性溶剂中的胺或膦中滴加等量的磺酸，通过用醚等盐不溶的溶剂稀释使该盐沉淀，并通过过滤收集沉淀而制备。 
为了使本发明的有机酸系催化剂具有尽可能高的酸解离常数(K)，可考虑组合磺酸和胺或膦。从乳酸生成聚乳酸基本上是酯化反应，通过在酸催化剂存在下的共沸脱水进行。由于本发明的有机酸系催化剂在作为那时的酸催 化剂产生质子离子(H+))，当解离常数过低时其催化能力较低。 
L-乳酸通常可以以含水形式使用。聚-L-乳酸通过在适合的溶剂中脱水缩合所述乳酸和本发明的催化剂而合成。本发明的催化剂对水是稳定的，且能够从L-乳酸直接合成聚-L-乳酸，而不需要形成二聚体或寡聚物的步骤。 
相对于乳酸的催化剂的浓度(催化剂/乳酸)通常为0.01～1mol％的范围。本发明的有机酸系催化剂，特别是即使在约0.1mol％的较低浓度下也具有充分的机能。 
使用溶剂共沸去除在脱水缩合反应中产生的水。作为溶剂能使用苯、甲苯、二甲苯等。从操作性上考虑，使用量为乳酸的约1-3倍(体积)。 
虽然优选高的反应温度，因为需要共沸脱水，该温度为溶剂的共沸温度。因此，从反应温度上考虑，优选共沸温度按顺序变高的苯、甲苯、二甲苯。 
所生成的聚合物的分子量根据反应温度能够确定上限，且聚合时间只要是能得到在该温度所能够得到上限的分子量的时间。因此，聚合时间是根据所需分子量、聚合温度、催化剂种类和催化剂浓度等，能够适宜选择的条件。 
本发明的催化剂能够生成分子量(Mw)约10000至100000的聚-L-乳酸，而不通过聚合产生L-乳酸的外消旋化。 
本发明的有机酸系催化剂已经通过以聚-L-乳酸为实例进行描述，但也可以用于合成除聚-L-乳酸以外的聚羟基羧酸，例如来自D-乳酸、DL-乳酸、羟乙酸、扁桃酸、2-羟基异戊酸、2-羟基丁酸、苹果酸、酒石酸，和氨基酸，如L-苯丙氨酸、甘氨酸和L-α-丙氨酸等的聚羟基羧酸；并且还可以用于制备它们的共聚物。聚羟基羧酸的一部分被1，4-丁二醇等多元醇，尤其是二元醇，和/或琥珀酸等多元羧酸，尤其是二元酸，或内酯置换时，也可以使用本发明的有机酸系催化剂。 
尤其是当使用本发明的有机酸系催化剂合成L-乳酸等羟基羧酸和上述氨基酸的共聚物时，通过改变聚合温度、使用寡聚乳酸、本体聚合(bulkpolymerization)等聚合方法条件能够制备分子量为几千至几万的共聚物。 
本发明的有机酸系催化剂可以再利用。即，聚合后，能够通过下述步骤回收催化剂：用甲醇稀释反应混合物，使聚合物沉淀，过滤和分离沉淀后从滤液中去除溶剂而回收催化剂。从滤液中去除溶剂后，所回收的催化剂可以直接用于随后的反应或可根据需要进行重结晶而纯化。
实施例 
测定装置 
1H-NMR(500MHz)光谱测定： 
使用BRUKERDRX 500光谱仪(Bruker制造)。 
所用溶剂为含有0.03体积％克的四甲基硅烷(TMS)作为标准化合物的CDCl3。 
聚合物的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)的测定 
通过凝胶渗透色谱(GPC)进行测定。 
在检测中使用Shimadzu LC-6 AD泵，RID-10A RI检测器，ShimadzuCLASS-LC10 Chromatopac数据处理器，和Shimadzu DGU-20A3除气器。所用的柱子为TSK-GEL G1000H，G2000H和G2500H，使用四氢呋喃(THF)，洗脱流速为1.0ml/min，炉温为40℃。测定通过注射5μl样品进行，所述样品通过将40.0mg聚合物溶于1.0ml的THF而制备。通过使用聚苯乙烯标准样品，计算重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)。 
所用的试剂 
90wt％的L-乳酸水溶液，SnCl2和对甲苯磺酸水合物，均为和光纯药工业社制。 
三氟甲磺酸：东京化成社制 
吡啶：东京化成社制 
N-甲基咪唑：东京化成社制 
三苯基膦：和光纯药社制 
合成2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐(PFPAT) 
将5.0g的2，3，4，5，6-五氟苯胺溶于25ml的二氯甲烷中，在冰冷却下逐滴向溶液中加入2.4ml的CF3SO3H，混合并搅拌。通过抽滤收集析出的结晶，用乙醚洗涤滤过物，并在减压下干燥。得到淡紫的乳白色晶体。收率为79.6％。熔点为211.5℃。 
合成吡啶鎓三氟甲磺酸盐 
在200-ml圆底烧瓶中，将0.82ml吡啶溶于25ml的二氯甲烷中，然后在冰冷却下，逐滴加入0.9ml的三氟甲磺酸，同时搅拌。抽滤析出的结晶， 并在减压下干燥。收率为94.6％。 
参考文献：R.Cordone，W.D.Harman和H.Taube，J.Am.Chem.Soc.1989，111，2896-2900. 
合成N-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐 
在200-ml圆底烧瓶中，将0.81ml的N-甲基咪唑溶于25ml的二氯甲烷中，然后在冰冷却下，逐滴加入0.9ml三氟甲磺酸，同时搅拌。抽滤析出的结晶，且在减压下干燥。收率为92.3％。 
参考文献：Chaoyu Xie，M.A.Staszak，J.T.Quatroche，C.D.Sturgill，V.V.Khau，和M.J.Martinelli，Organic Process Research & Development.2005，9(6)，730-737. 
合成三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐(triphenylphosphonium triflate)TPPT 
在200-ml圆底烧瓶中，将2.3g三苯基膦溶于25ml的二氯甲烷中，然后在冰冷却下，逐滴加入0.9ml三氟甲磺酸，同时搅拌。通过从二氯甲烷/乙醚/己烷(2/2/1)溶剂中析出得到结晶，抽滤该结晶且在减压下干燥。收率为78.9％。 
参考文献：van der Akker，和M.Jellinek，Recl.Trav.Chim.Pays-Bas，1967，86，275-288. 
(实施例1) 
将4.0ml的90％的L-乳酸水溶液，8.0ml溶剂(甲苯)，下表1所示的25ml的催化剂(催化剂L-乳酸比：1.00mol％)在烧瓶中混合。装配Dean Stark分水器并将水从体系中蒸馏出去，同时将混合物在常压下共沸脱水22.5小时。 
从所得聚合物溶液中蒸馏出甲苯(蒸发)。将残余物于20ml二氯甲烷(CH2Cl2)中溶解后，将所得溶液倒入150ml的冰冷却的甲醇(CH3OH)中，使聚合物沉淀。抽滤该沉淀物并减压下干燥。将能渗透过滤纸的粒子直径的聚合物使用离心机分离甲醇和聚合物后，溶于10ml二氯甲烷，从所得溶液中蒸馏(蒸发)出溶剂，在减压下干燥得到聚合物。此外，在下述的聚-L-乳酸合成中，除了改变溶剂、反应时间、催化剂和催化剂/L-乳酸比以外，也可用与上述同样方法制备聚-L-乳酸。
[表1] 
  
  Mw(GPC)(NMR)   Mw/Mn(GPC) 收率(％)
无催化剂 360    
SnCl2 7900 1.40 63.3
对甲苯磺酸 23000 1.62  
2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐(PFPAT)      19000 1.25 44.8
吡啶鎓三氟甲磺酸盐 13100 1.34 73.8
N-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐 8700 1.19 32.9
三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐 8000 1.11 21.6
在没有催化剂下生成寡聚物。寡聚物的1H NMR光谱示于图5。当使用通常使用的SnCl2酸催化剂或对甲苯磺酸时，在上述条件下合成的聚-L-乳酸重均分子量为7900和23000。 
即使同是的锡类催化剂，当使用二正丁基锡二乙酸盐、二正丁基氧化锡、Sn(II)2-乙基己酸盐时或使用Sn(III)三氟甲磺酸盐、吡啶鎓对甲苯磺酸盐时，没有生成聚合物(分子量：最大约500)。 
相反，使用三氟甲磺酸与五氟苯胺形成的盐PFPAT时，得到分子量18600的聚-L-乳酸。 
使用吡啶鎓对甲苯磺酸盐的条件下仅形成寡聚物，可能是因为相对于三氟甲磺酸，对甲苯磺酸的酸性度低，当与弱碱形成盐时其酸性度降低。 
(实施例2) 
随后，对显示良好的催化活性的PFPAT、吡啶鎓三氟甲磺酸盐、N-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐、对甲苯磺酸和SnCl2的催化活性进行比较。在甲苯中共沸脱水表2中指定的时间，计算反应时间与分子量的相关性。结果总结于表2中
[表2] 
  
  催化剂/LA(mol％)    时间  (小时) Mw(GPC)(NMR)   Mw/Mn(GPC) 收率(％)
SnCl2 1.00×10-1 22.5 360    
  1.00×10-1 72 9700 1.02 43.8
对甲苯磺酸 1.00 22.5 23000 1.62 65.1
  1.00 72 20000 1.53 77.2
  1.00×10-1 22.5 4000 1.71 45.3
  1.00×10-1 72 11000 1.74 75.1
PFPAT 1.00 22.5 19000 1.25 44.8
  1.00 72 18000 1.66 43.0
  1.00×10-1 22.5 48000 1.73 97.7
  1.00×10-1 72 52000 1.63 97.0
吡啶鎓三氟甲磺酸盐 1.00 22.5 13000 1.34 73.8
  1.00×10-1 72 8200 1.81 55.4
N-甲基咪唑鎓三氟甲磺                    酸盐                     1.00     22.5     8700     1.19     32.9
  1.00×10-1 72 3400 1.44 28.0
三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐 1.00 22.5 8000 1.11 21.6
  1.00×10-1 22.5 11000 1.26 88.5
  1.00×10-1 72 18000 1.38 82.6
使用SnCl2时，在催化剂/L-乳酸比为1.00×10-1mol％和反应时间为22.5小时的条件下，生成寡聚物。反应时间72小时时得到分子量9700的聚合物。 
使用对甲苯磺酸时，反应时间的延长使得分子量在一定程度上增加，但是如果催化剂的量降低到1.00×10-1mol％时，则即使延长反应时间也不会增加到催化剂的量为1.00mol％时的分子量。这可能是因为由于对甲苯磺酸的酯化导致催化剂的失活。 
当使用PFPAT时，与上述催化剂相比，能够降低催化剂的量。在催化剂浓度为1.0mol％时，得到分子量约18000的聚乳酸，当催化剂量降低至 1.00×10-1mol％时，在反应22.5小时时其分子量为48000，反应72小时时为52000，表明在相同条件下较低的催化剂浓度的一方生成高分子量聚合物。 
(实施例3) 
对于PFPAT，如表3中所示改变催化剂浓度和溶剂(反应温度为各溶剂的沸点)，研究反应条件的最优化。反应时间为22.5小时。结果总结于表3。表3中的结果绘于图1中。 
[表3] 
  
    溶剂 催化剂/LA         (mol％)    Mw(GPC)       (NMR)  
苯 1.00×10-2 450
  1.00×10-1 12000
  1.00 17000
甲苯 1.00×10-2 10000
  1.00×10-1 48000
  1.00 19000
二甲苯 1.00×10-2 14000
  1.00×10-1 50000
  1.00 34000
当催化剂浓度为1.00mol％时，在苯中的反应得到分子量17000的聚合物，在甲苯中的反应得到分子量为19000的聚合物；在二甲苯中的反应得到分子量为34000的聚合物。 
当催化剂浓度为1.00×10-1mol％时，在甲苯以及二甲苯中的反应得到分子量50000左右的聚-L-乳酸。然而，催化剂浓度降低至1.00×10-2mol％时生成的聚合物的分子量低于当催化剂浓度为1.00×10-1mol％时的分子量。 
认为催化剂浓度的适当范围为1.00×10-2～1.0mol％。 
无论是何种催化剂浓度，如果反应温度升高，生成的聚合物的分子量增加。
(实施例4) 
对于PFPAT、吡啶鎓三氟甲磺酸盐或三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐，改变催化剂浓度、反应时间和溶剂进行反应。结果总结于下表4中。 
[表4] 
       反应时间和分子量 
  
  催化剂/LA(mol％)    溶剂 时间  (小时) Mw   (GPC) Mw/Mn(GPC)
吡啶鎓三氟甲磺酸盐 1 甲苯 5 6570 1.09
  1 甲苯 22.5 13100 1.34
三苯基磷鎓三氟甲磺酸                    盐                      0.1       二甲苯   72      83400     1.71
  1 甲苯 5 4780 1.17
  1 甲苯 22.5 7970 1.11
PFPAT 0.1 二甲苯 22.5 50100 1.49
  0.1 二甲苯 72 107000 1.63
  1 二甲苯 22.5 33700 1.44
  1 甲苯 3.5 10433 1.76
  1 甲苯 22.5 18600 1.25
  1 甲苯 72 17700 1.66
  1 苯 72 15800 1.50
在二甲苯中使用PFPAT时，反应时间延长至72小时，分子量增加至约110000。聚-L-乳酸(反应时间：22.5小时，催化剂浓度(PFPAT/L-乳酸比)：1.0mol％，溶剂：二甲苯)的GPC色谱示于图3。聚-L-乳酸(反应时间：72小时，催化剂浓度(PFPAT/L-乳酸比)：0.1mol％，溶剂：二甲苯)的1H NMR光谱示于图4。 
当使用三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐时，催化剂量为1.00×10-1mol％，在二甲苯中的反应72小时得到分子量83000的聚乳酸。结果表明所生成的聚合物的分子量根据反应温度有上限，在该温度以上时分子量不依赖于反应时间。 
(实施例5)
随后，对得到的聚-L-乳酸的立体化学进行评估。对于使用PFPAT在二甲苯中合成的聚-L-乳酸样品(反应时间：22.5小时，催化剂/L-乳酸比：0.1mol％)，将二亚甲基(secondary methyl)去耦合，测定1H-NMR。 
结果示于图2。几乎单个的次甲基质子的光谱表明在反应中没有出现外消旋化。 
(实施例6) 
催化剂的再利用 
将4ml的L-乳酸，8ml甲苯和10.7mg三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐混合，装配Dean Stark分水器且在常压下从体系中蒸馏出水，并进行聚合22.5小时。蒸发甲苯后，将残余物溶于20ml二氯甲烷中，且将所得溶液倒入150ml的甲醇中以沉淀聚合物。抽滤该沉淀物并在减压下干燥后，回收母液并蒸发。将母液的浓缩物与4ml的L-乳酸和8ml甲苯混合，进行同样的聚合操作得到重均分子量为7400的聚合物，收率64.6％。 
合成乳酸-氨基酸共聚物 
将L-乳酸和氨基酸(L-苯丙氨酸、甘氨酸或L-α-丙氨酸)(相对于L-乳酸为10mol％)以及下表5中所示的催化剂以催化剂浓度为0.1mol％，与实施例1同样地在甲苯中进行共沸脱水操作22.5小时。聚合后，通过将所产生的聚合物溶于CH2Cl2中，且通过加入过量的甲醇使其再沉淀而分离共聚物。抽滤所得沉淀，然后减压下干燥。结果总结于表5。 
[表5] 
为了提高共聚物的分子量，评估下述聚合方法。 
(1)本体聚合 
将L-乳酸和L-苯丙氨酸(10mol％)以及催化剂(PFPAT)(催化剂/单体比：1.00×10-1mol％)的混合物在甲苯中通过共沸脱水操作1小时而进行寡聚。从溶液中蒸馏出溶剂，且减压(20mm Hg)下于170℃加热残余物3小时。然后在减压(0.1mm Hg)下于170℃再加热残余物2小时。以与乳酸-氨基酸共聚物的合成中所进行的同样的方法分离共聚物。得到下述共聚物：Mw为5000，Mw/Mm比为1.31，收率27.8％，且单体组成(LA/Phe)为96/4。 
(2)反应温度(二甲苯溶剂) 
将L-乳酸和L-苯丙氨酸(10mol％)以及催化剂(PFPAT)(催化剂/单体比：1.00×10-1mol％)的混合物在二甲苯中进行共沸脱水操作24小时。以与乳酸-氨基酸共聚物合成中所进行的同样的方法分离共聚物。得到下述共聚物：Mw为9000，且Mw/Mm为3.34，收率27.8％。 
(3)寡聚-乳酸的利用 
将L-乳酸和催化剂(PFPAT)(催化剂/单体比：1.00×10-1mol％)混合物在二甲苯中通过共沸脱水操作24小时而进行寡聚。然后，相对于L-乳酸加入10mol％的L-苯丙氨酸，然后再加热混合物22.5小时。以与乳酸-氨基酸共聚物合成中所进行的同样的方式分离共聚物。得到下述共聚物：Mw为37200，Mw/Mn为1.75，收率77.5％，且单体组成(LA/Phe)为93/7。 
将1，4-丁二醇(BD)(100mol％)、琥珀酸(SA)(100mol％)和L-苯丙氨酸(10mol％)的混合物在甲苯中用三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐(催化剂/单体比：1.00×10-1mol％)进行共沸脱水操作22.5小时。以与乳酸-氨基酸共聚物合成中所进行的同样的方法分离共聚物。得到下述共聚物：Mw为2600，Mw/Mn为1.89，收率28.7％，且组成比PBS/L-Phe为90/10。 
合成乳酸-羟基羧酸共聚物 
将L-乳酸(LA)、羟乙酸(GA)或R-扁桃酸(MA)以如下表6中所示的摩尔比混合，在甲苯溶剂中，在三苯基磷鎓三氟甲磺酸盐(TPPT)(0.1mol％)存在下共沸脱水反应22小时。放冷后，蒸馏出甲苯，残余物溶于二氯甲烷 中，加入过量的甲醇使其沉淀，并过滤收集共聚物。 
[表6] 
  
混合单体的组成(LA/GA)        单体   组成   (LA/GA) 收率(％)         Mw   Mw/Mn     
100/10 100/10 61.3 36000 1.8
100/30 100/25 66.7 39000 1.5
100/70 100/77 60.8 41000 1.8
100/100 86/100 80.0 43000 2.0
70/100 63/100 69.4 46000 1.3
30/100 12/100 91.5 *  
10/100 10/100 89.4 *  
LA/MA＝100/10 100/5.5 34.2 31000 1.4
*因为该共聚物不溶于THF，没有进行GPC 
(合成羟乙酸-羟基酸共聚物) 
将羟乙酸(57mol％)和DL-闪白氨酸(leucic acid)(43mol％)的混合物在催化剂(TPPT 0.1mol％)存在下，在甲苯中于120℃反应24小时，得到共聚物。收率为12％。得到共聚物的共聚比，羟乙酸:闪白氨酸为81:19(摩尔比)。 
(合成羟乙酸-内酯共聚物) 
将羟乙酸(57mol％)和内酯(43mol％)的混合物，在催化剂(TPPT：0.1mol％)存在下，在二甲苯中，于160℃反应24小时得到共聚物。所用的内酯为ε-己内酯、δ-戊内酯或γ-丁内酯. 
当使用ε-己内酯时，收率为74％，所得共聚物的共聚比，羟乙酸:己内酯为50:50(摩尔比)。 
当使用δ-戊内酯时，收率为45％，且所得共聚物的共聚比，羟乙酸:戊内酯为56:44(摩尔比)。 
当使用γ-丁内酯时，收率为61％，且所得共聚物的共聚比，羟乙酸:戊 内酯为87.5:12.5(摩尔比)。 
(制备琥珀酸-二醇-羟乙酸共聚物) 
将琥珀酸、二醇和羟乙酸以摩尔比为1.5:1.5:7的混合物在催化剂(TPPT0.1mol％)存在下，在二甲苯中，于160℃反应24小时，得到共聚物。 
当所用二醇为1，4-丁二醇时，收率为47％，所得共聚物的共聚比，琥珀酸:丁二醇:羟乙酸为1:1:5(摩尔比)。 
当所用二醇为乙二醇时，收率为64％，且所得共聚物的共聚比，琥珀酸:乙二醇:羟乙酸为1:1:2(摩尔比)。 
(合成乳酸-苹果酸(单羟基二羧酸)共聚物) 
将乳酸和苹果酸的90:10(mol％)的混合物在催化剂(TPPT0.1mol％)存在下，在甲苯中，于130℃反应24小时，得到共聚物。收率为31％，且所得共聚物的共聚比，乳酸:苹果酸为90:10(摩尔比)。

Claims (4)

1.聚-L-乳酸的制备方法，该方法包括在通过L-乳酸脱水缩聚制备聚-L-乳酸之时，使用含有2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐或三苯基磷
Figure FSB00000865355400011
三氟甲磺酸盐的有机酸系催化剂。
2.制备聚羟基羧酸的方法，该方法包括在通过羟基羧酸脱水缩聚制备聚羟基羧酸之时，使用含有2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐或三苯基磷 
Figure FSB00000865355400012
三氟甲磺酸盐的有机酸系催化剂。
3.制备聚羟基羧酸共聚物的方法，该方法包括在通过两种以上羟基羧酸脱水缩聚制备羟基羧酸共聚物之时，使用含有2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐或三苯基磷 
Figure FSB00000865355400013
三氟甲磺酸盐的有机酸系催化剂。
4.制备聚羟基羧酸共聚物的方法，该方法包括在通过羟基羧酸和内酯的开环脱水缩聚制备羟基羧酸共聚物之时，使用含有2，3，4，5，6-五氟苯基铵三氟甲磺酸盐或三苯基磷 
Figure FSB00000865355400014
三氟甲磺酸盐的有机酸系催化剂。 
CN200780022163.8A 2006-06-15 2007-06-12 制备聚-l-乳酸的方法 Expired - Fee Related CN101466763B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006165991 2006-06-15
JP165991/2006 2006-06-15
PCT/JP2007/061784 WO2007145195A1 (ja) 2006-06-15 2007-06-12 ポリ乳酸合成のための有機酸系触媒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101466763A CN101466763A (zh) 2009-06-24
CN101466763B true CN101466763B (zh) 2013-03-13

Family

ID=38831710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780022163.8A Expired - Fee Related CN101466763B (zh) 2006-06-15 2007-06-12 制备聚-l-乳酸的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090176963A1 (zh)
EP (1) EP2028209B1 (zh)
JP (1) JP5264483B2 (zh)
CN (1) CN101466763B (zh)
WO (1) WO2007145195A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8173753B2 (en) 2008-05-21 2012-05-08 Toray Industries, Inc. Method for producing aliphatic polyester resin, and an aliphatic polyester resin composition
JP5387433B2 (ja) * 2009-02-13 2014-01-15 東レ株式会社 ポリ乳酸系樹脂の製造方法
FR2953523B1 (fr) * 2009-12-08 2013-02-15 Arkema France Procede de preparation d'un polymere d'au moins un monomere cyclique
JP5728781B2 (ja) * 2011-01-05 2015-06-03 国立大学法人京都工芸繊維大学 ラクチドの製造方法
WO2013133377A1 (ja) * 2012-03-08 2013-09-12 国立大学法人京都工芸繊維大学 ラクチドの製造方法
WO2016071574A1 (en) 2014-11-06 2016-05-12 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Method of producing glycolic acid polymers
CN110831947A (zh) * 2017-07-04 2020-02-21 优化公司 改性聚乳酸、高分子化的改性聚乳酸以及它们的制造方法和制造装置
WO2023282864A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 Md Poli̇mer Gida Sanayi̇ Ti̇caret Li̇mi̇ted Şi̇rketi̇ Synthesis of poly(lactic acid) catalyzed by nanoparticle metal
WO2023076999A1 (en) 2021-10-28 2023-05-04 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Thermoplastic polyester copolymer, preparation and use thereof
CN114621179B (zh) * 2022-03-17 2024-03-26 中国神华煤制油化工有限公司 乙交酯的合成方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3075607B2 (ja) * 1991-10-18 2000-08-14 三井化学株式会社 ラクチドの製造法
FR2715656B1 (fr) * 1994-01-28 1996-03-22 Rhone Poulenc Chimie Procédé de préparation d'anhydride citraconique.
JP3688422B2 (ja) 1997-02-20 2005-08-31 株式会社日本製鋼所 ポリ乳酸の製造方法
JP4080126B2 (ja) 2000-02-04 2008-04-23 西川ゴム工業株式会社 ポリ乳酸の製造方法
JP2002053649A (ja) * 2000-08-09 2002-02-19 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ポリエステル製造用触媒及びポリエステルの製造方法
JP3745612B2 (ja) 2000-10-31 2006-02-15 西川ゴム工業株式会社 ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法
JP2002249953A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Toyobo Co Ltd ポリエステル繊維を用いた機能性布帛
JP2003105073A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Asahi Kasei Corp 脂肪族ポリエステルの製造方法
JP3590393B2 (ja) 2002-05-17 2004-11-17 株式会社ジェイ・コーポレーション 生分解性プラスチックの製造方法とこれに用いる装置
JP3741369B2 (ja) * 2002-07-15 2006-02-01 西川ゴム工業株式会社 ポリ乳酸又は乳酸共重合体の製造方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭57-47326A 1982.03.18
M.Ajioka.Aliphatic polyesters and their copolymers synthesized through direct condensation polymerization.《Polymer Degradation and Stability》.1998,第59卷(第1-3期),第137-143页. *
Masanobu Ajioka et.al.Basic Properties of Polylactic Acid Produced by the Direct Condensation Polymerization of Lactic Acid.《Bulletin of the Chemical Society of Japan》.1995,第68卷(第8期),第2125-2131页. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2028209A4 (en) 2011-01-19
WO2007145195A1 (ja) 2007-12-21
CN101466763A (zh) 2009-06-24
EP2028209B1 (en) 2014-08-13
EP2028209A1 (en) 2009-02-25
US20090176963A1 (en) 2009-07-09
JPWO2007145195A1 (ja) 2009-10-29
JP5264483B2 (ja) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101466763B (zh) 制备聚-l-乳酸的方法
RU2630688C2 (ru) Способ синтеза поликарбонатов в присутствии биметаллического катализатора и регулятора степени полимеризации
JP6505917B6 (ja) 環状オリゴマーを調製する方法、及びそれにより得られる環状オリゴマー
JP2009538972A (ja) ポリアミドブロックコポリマーの製造
CN107417899A (zh) 一种环状化合物开环聚合的方法
US20120184706A1 (en) Method for synthesizing polyesters in an acidic ionic liquid medium
Borah et al. Synthesis, characterization and application of poly (4-vinylpyridine)-supported Brønsted acid as reusable catalyst for acetylation reaction
WO2012076140A1 (en) N-heterocyclic carbene based zirconium complexes for use in lactones ring opening polymerization
JP2015145345A (ja) 環状α−ヒドロキシカルボン酸２量体エステルの製造方法
JPH05320323A (ja) 生分解性重合体、その製造方法および生分解性組成物
KR20130099623A (ko) 유산으로부터 락타이드의 제조방법
CN105367590B (zh) 联苯骨架手性胺基酚氧基双核锌、镁化合物及其制备方法和应用
CN111699179B (zh) 环状酯的制造方法
KR101767310B1 (ko) 전자끄는기를 포함하는 에폭사이드, 이산화탄소 및 전자끄는기를 포함하지 않는 에폭사이드의 삼원중합체 제조방법
CN1296944A (zh) 生产丙二腈的方法
Martin et al. Organocatalyzed Step‐Growth Polymerization through Desymmetrization of Cyclic Anhydrides: Synthesis of Chiral Polyesters
JPWO2013039038A1 (ja) グリコリドの製造方法
CN116693497B (zh) 一种芳香族聚酯的解聚成环方法
Silvianti et al. Unraveling The Impact of Isomerism on Enzymatic Polymerization of Furanic Polyesters
Santulli et al. Simple and Efficient Zinc Catalysts for Synthesis and Chemical Degradation of Polyesters
JPH072987A (ja) ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法
Hornberger et al. Connecting 16-with 4-Membered Rings: Ring-Opening Polymerization of Bio-Based ω-Pentadecalactone with Amino-Alkoxy-Bis (phenolate) Yttrium Initiators and Copolymerization with β-Butyrolactone
WO2020125823A1 (en) A process for preparation of amides and esthers of 2-((2-hydroxypanoyl)oxy)propanoic acid
Kricheldorf et al. Cyclic and branched functional polyesters derived from 5, 5′, 6, 6′‐tetrahydroxy‐3, 3, 3′, 3′‐tetramethyl spirobisindane and various dicarboxylic acids
CN115160287A (zh) 一种锌催化剂及其解聚聚乳酸立构复合物回收外消旋丙交酯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130313

Termination date: 20170612