CN103664866A - 乙交酯的提纯方法 - Google Patents

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周文乐
关震宇
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Abstract

本发明涉及一种乙交酯的提纯方法,主要解决现有技术存在多次重结晶后乙交酯的产率不高的问题。本发明通过采用溶剂比例梯度增大的方式分步改变溶剂比例进行乙交酯的多次重结晶的技术方案,较好地解决了该问题,可用于乙交酯的工业生产中。

Description

乙交酯的提纯方法
技术领域
本发明涉及一种提纯乙交酯的方法。
背景技术
乙交酯是一种有两分子乙醇酸生成的环酯,它是一种可用于制备聚乙醇酸及其共聚物的重要化合物。近几年来,由于聚乙醇酸具有生物可降解性,且气体阻隔性能优异,而聚乙醇酸及聚乙丙交酯共聚物更是在手术缝合线、药物控制释放体系、人工组织等生物医用材料领域得到应用。因此,有关聚乙醇酸类材料的研究引起广泛关注。
高分子量的聚乙醇酸及其共聚物通常是由高纯度的乙交酯开环聚合来获得。下面将描述乙交酯的合成方法。
乙交酯的制备一般是通过两步进行的,首先是由乙醇酸脱水生成分子链相对较短的乙醇酸低聚物(以下简称为低聚物),乙交酯则是用低聚物作为中间体,通过高温蒸馏的方法来合成,该方法包括:在不低于220 oC,且有催化剂的存在下,环化上述中间体以生成乙交酯,并从反应体系中提取气态的乙交酯。更具体地说,乙交酯是以乙醇酸为原料,通过下述反应步骤来合成的。
(1)先在常压下脱水,再在减压下(一般为低于15mmHg),将乙醇酸加热直至其脱水并缩合转化成低聚物。
(2)在减压下,将低聚物和作为乙交酯合成用的催化剂加入其中,一同加热,将反应温度保持在230 oC至280 oC 的同时,用蒸馏分离出生成的乙交酯蒸气。
(3)冷却和收集乙交酯蒸气。在90 oC至150 oC 但不使乙交酯蒸气凝固的温度下,回收液态的乙交酯。
用蒸馏从上述任何一个合成乙交酯步骤的反应物中取得的乙交酯蒸气都含有作为杂质的乙醇酸单体、乙醇酸二聚物以及水等杂质(以下将含有这些杂质的乙交酯称之为“粗乙交酯”)。
所含的上述杂质对乙交酯的聚合反应会产生不利影响:水的存在能够使乙交酯水解得到乙醇酸,并且能使聚乙醇酸分子链水解断裂;乙醇酸及其二聚体等酸性物的存在会使聚乙醇酸分子链因酸解而发生降解等。因此,粗乙交酯需要经过提纯以去除其含有的杂质。
粗环状酯的纯化工艺一般采用溶剂吸收法、气助蒸发法、溶液结晶法等。
溶剂吸收法是通过在产物中引入水溶性溶剂,使得粗产物分成两相,即含有环状酯的有机溶剂相和吸收杂质的水溶性溶剂相,由此达到分离纯化环状酯的目的。相关专利有US5686630、US5856523、CN1058210A等。但水解后,仍需要重结晶进一步纯化。
气助蒸发法则采用将环状酯作为气流中的蒸汽组分而与杂质相分离,相关专利有US5274073、US6277951、AU2003295252。但此分离方法过程复杂,并且得率不高。
通常,用结晶、萃取从粗乙交酯中除去这些杂质以制得精制乙交酯,而重结晶法因其操作简单,工艺较为成熟而最为常用。专利US5223630、CN100999516、CN101054371等都对重结晶法纯化乙交酯进行了介绍,但大多数重结晶法纯化乙交酯的研究集中在溶剂的选择方面,对重结晶次数与收率、纯度的关系等重结晶工艺的影响没有研究。如专利US5223630采用丙酮,但乙交酯的收率较低;CN100999516采用异丙醇与丙酮, CN101054371采用乙酸乙酯和丙酮的混合溶剂,虽然一次重结晶的收率较高,但所得乙交酯的纯度不够高,还需进行更多次的重结晶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是多次重结晶后乙交酯的产率不高的问题,提供一种新的乙交酯的提纯方法。该方法具有乙交酯产率高,且易操作、重复性高的优点。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:一种乙交酯的提纯方法,包括:
A.在50~95 oC下,将粗乙交酯溶于有机溶剂,得到溶液;
B.在0~45 oC 下,将溶液静置,析出乙交酯结晶,过滤;
C.重复步骤B、C至少一次,其中溶剂比例较前一次提高30~200%;
D.将过滤得到的结晶在真空下干燥8~12 小时,得到提纯后的乙交酯;
其中,有机溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的至少一种;溶剂比例指的是每溶解100 g乙交酯所需的溶剂体积。
上述技术方案中,溶剂选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇中的一种时,低溶剂比例(第一次提纯)的乙交酯溶液其溶剂比例的变化范围为50~150mL,优选溶剂比例变化范围80~120mL;高溶剂比例(第二次及以上次提纯)的乙交酯溶液其溶剂比例的变化范围为130~280mL,优选溶剂比例变化范围160~240mL。有机溶剂优选方案为选自乙酸乙酯、乙醇、异丙醇中的至少一种。
溶剂选择乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种时,低溶剂比例的乙交酯溶液其溶剂比例的变化范围为40~120mL,优选溶剂比例变化范围50~100mL;高溶剂比例的乙交酯溶液其溶剂比例的变化范围为110~250mL,优选溶剂比例变化范围120~230mL。
所述有机溶剂均为试剂级,不作或作进一步处理而使用。所述有机溶剂作进一步处理的方法是直接精馏,或加无水氢氧化钙、或加无水氢氧化镁、或加无水碳酸钙、或加无水硫酸铜、或加分子筛再精馏。
实际上,对于某一种溶剂,溶剂比例越高,其结晶产物纯度越高,但相应得率越低;而降低溶剂比例虽可达到高收率,但纯度较差,需增加结晶次数来得到高纯度的产物。
采用本发明的技术方案,在加热情况下将乙交酯溶解在溶剂中,采用溶剂比例梯度增大的方式分步改变溶剂比例进行乙交酯的多次重结晶,即先用低溶剂比例进行初步重结晶,获得高收率,接着通过高溶剂比例重结晶,获得高纯度的结晶产物,从而在同样结晶次数下,既增加了产物纯度又提高了产率,产物纯度可达99.95%以上,产率可达85%以上,取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
 
具体实施方式
【实施例1】
    将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表1。
表1
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 100 130 180
重结晶收率 % 82.8 85.1 86.5
熔程 °C 5.0 3.5 2.0
【比较例1】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,在室温下重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表2。
 
表2
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 130 130 130
重结晶收率% 77.3 75.5 78.5
熔程 °C 6.0 4.0 2.5
【比较例2】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,在室温下重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表3。
表3
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 130 130 180
重结晶收率% 77.3 85.5 87.6
熔程 °C 6.0 4.0 2.5
【实施例2】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸乙酯为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表4。
表4
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 60 90 130
重结晶收率% 89.5 92.6 90.2
熔程 °C 7.5 5.0 2.5
【比较例3】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸乙酯为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,在室温下重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表5。
表5
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 90 90 150
重结晶收率% 85.6 90.8 89.5
熔程 °C 8.0 6.5 2.0
【比较例4】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸乙酯为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,在室温下重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表6。
表6
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 110 110 110
重结晶收率% 85.6 80.8 85.5
熔程 °C 8.0 6.5 2.0
【实施例3】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以叔丁醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度递增的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表7。
表7
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 100 150 180
重结晶收率% 80.6 82.3 80.7
熔程 °C 6.5 4.0 2.5
【实施例4】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸甲酯为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表8。
表8
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 80 120 180
重结晶收率% 65.8 63.2 60.5
熔程°C 8.5 4.5 2.5
【实施例5】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以异丙醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表9。
表9
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 70 150 180
重结晶收率% 82.5 85.5 88.6
熔程°C 8.0 4.5 2.5
【比较例5】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以异丙醇为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,在室温下重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表10。
表10
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 90 120 120
重结晶收率% 77.6 86.5 89.2
熔程°C 7.0 4.5 2.5
【实施例6】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以异丙醇为溶剂,80oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表11。
表11
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 90 130 170
重结晶收率% 81.5 83.2 84.6
熔程°C 8.0 5.0 2.5
【实施例7】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸乙酯为溶剂,60oC下回流,待固体全部溶解后,降温至室温,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表12。
表12
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 100 120 160
重结晶收率% 78.6 86.8 89.7
熔程 °C 7.5 5.5 2.0
【实施例8】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙酸乙酯为溶剂,70oC下回流,待固体全部溶解后,降温至45oC,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表13。
表13
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 90 130 160
重结晶收率% 75.2 78.5 85.3
熔程°C 7.0 4.5 2.5
【实施例9】
将100.0 g粗乙交酯转移至锥形瓶中,以乙醇为溶剂,75oC下回流,待固体全部溶解后,降温至45oC,采用溶剂比例梯度增加的方式重结晶三次,每次重结晶的溶剂比例及结果见表14。
表14
重结晶次数 1 2 3
溶剂比例 mL 100 130 180
重结晶收率% 80.2 85.5 86.3
熔程°C 7.0 4.0 2.5

Claims (7)

1.一种乙交酯的提纯方法,包括:
A.在50~95 oC下,将粗乙交酯溶于有机溶剂,得到溶液;
B.在0~45 oC下,将溶液静置,析出乙交酯结晶,过滤;
C.依次重复步骤A、B至少一次,其中溶剂比例较前一次提高30~200%;
D.将过滤得到的结晶在真空下干燥0.5~12 小时,得到提纯后的乙交酯;
其中,有机溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的至少一种;溶剂比例指的是每溶解100 克乙交酯所需的溶剂体积。
2.根据权利要求l所述乙交酯的提纯方法,其特征在于第一次重结晶时,当溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇中的至少一种时,溶剂比例为50~150 mL;当溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种时,溶剂比例为40~120 mL。
3.根据权利要求2所述乙交酯的提纯方法,其特征在于第一次重结晶时,当溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇中的至少一种时,溶剂比例为80~120 mL;当溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种时,溶剂比例为50~100 mL。
4.根据权利要求1所述乙交酯的提纯方法,其特征在于第二次或以上次重结晶时,当溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇中的至少一种时,溶剂比例为130~280 mL;当溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种时,溶剂比例为110~250 mL。
5.根据权利要求4所述乙交酯的提纯方法,其特征在于第二次或以上次重结晶时,当溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇中的至少一种时,溶剂比例为160~240 mL;当溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种时,溶剂比例为120~230 mL。
6.根据权利要求1所述乙交酯的提纯方法,其特征在于干燥温度为 30~50oC。
7.根据权利要求1所述乙交酯的提纯方法,其特征在于有机溶剂选自乙酸乙酯、乙醇、异丙醇中的至少一种。
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