CN108239262A - 寡聚l-乳酸生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种寡聚L‑乳酸生产工艺，包括如下步骤：(1)原料准备：40‑60wt％的L‑乳酸溶液，L‑乳酸的光学纯度大于或等于99.5％；(2)脱水寡聚，得到L‑乳酸寡聚物。本发明寡聚L‑乳酸生产工艺，可以获得分子量分布较窄的L‑乳酸寡聚物。

Description

寡聚L-乳酸生产工艺
技术领域
本发明涉及乳酸深加工技术领域。更具体地，涉及一种寡聚L-乳酸生产工艺。
背景技术
聚乳酸是一种性能优良的，具有生物相容性和生物可降解性的聚合物，主要用于可降解包装材料以及药物微球载体、防粘膜、生物导管、骨科用固定物、骨科手术器件、人工骨等医用材料方面。
由单体乳酸制备聚乳酸的过程中，首先是由单体乳酸生成乳酸低聚物，然后再由乳酸低聚物直接缩聚制备聚乳酸，或由乳酸低聚物制备丙交酯然后丙交酯开环聚合生成聚乳酸。中国专利文献CN1498237A公开了一种乳酸低聚物的制备方法，其利用丙交酯为原料，可以选择性地制备链状和环状乳酸低聚混合物。该方法的缺点在于：(1)必须使用丙交酯为原料，但在工业化生产中，以乳酸单体为原料最为廉价，由乳酸单体制备丙交酯的成本较高；(2) 使用的四氢呋喃等溶剂有毒，不适宜工业化应用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够利用L-乳酸单体直接生成L-乳酸寡聚物的方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种寡聚L-乳酸生产工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：40-60wt％的L-乳酸溶液，L-乳酸的光学纯度大于或等于 99.5％；
(2)脱水寡聚，得到L-乳酸寡聚物。
上述寡聚L-乳酸生产工艺，在步骤(2)中，向L-乳酸溶液中加入丙酮酸乙酯，丙酮酸乙酯与L-乳酸溶液的体积比为0.5-1:1；同时向混合溶液中加入氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒作为催化剂，搅拌；氧化钴的使用量为L- 乳酸质量的0.02％-0.04％，二-半胱氨酸甲酯氧钒使用量为L-乳酸质量的0.04％-0.08％；反应时间为3h-6h，反应温度为5-30℃。
上述寡聚L-乳酸生产工艺，在步骤(2)中：
初始反应时：氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒的加入质量之比为1:1.5，氧化钴在初始反应时的加入量为氧化钴总加入量的1/2；反应温度自初始反应至反应时间过去二分之一一直保持5℃-10℃；
反应时间过去二分之一的时候：把剩余二-半胱氨酸甲酯氧钒全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去二分之一至反应时间过去四分之三一直保持 15℃-20℃；
反应时间过去四分之三的时候：把剩余氧化钴全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去四分之三至反应结束一直保持25-30℃。
上述寡聚L-乳酸生产工艺，在步骤(2)中，二-半胱氨酸甲酯氧钒的制备方法为：半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒在硼酸溶液，在室温下混合搅拌，反应 3-5h，得到紫色固体；半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒物质的量比5:1，半胱氨酸甲酯在硼酸溶液中的浓度为0.1-5mol/L。
上述寡聚L-乳酸生产工艺，在步骤(2)中，反应结束后，过滤，静置分层，分离出有机相，水洗有机相；将水洗后的有机相减压蒸馏除去溶剂，得白色固体即为寡聚L-乳酸。
本发明的有益效果如下：
以实际工业生产中价廉易得的L-乳酸单体为原料，值得了分子量分布较窄的L-乳酸寡聚物，反应条件温和且易于控制，L-乳酸寡聚物收率高，适宜工业化生产。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种寡聚L-乳酸生产工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：申请人生产的45wt％的L-乳酸溶液，L-乳酸的光学纯度大于或等于99.5％；
(2)脱水寡聚，得到L-乳酸寡聚物；
向L-乳酸溶液中加入丙酮酸乙酯搅拌后得到混合溶液，丙酮酸乙酯与L- 乳酸溶液的体积比为1:1；
同时按照如下步骤向混合溶液中加入氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒作为催化剂：
初始反应时(0h)：氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒的加入质量之比为 1:1.5，氧化钴在初始反应时的加入量为氧化钴总加入量的1/2；反应温度自初始反应至反应时间过去二分之一一直保持5℃；搅拌；
反应时间过去二分之一的时候(2h)：把剩余二-半胱氨酸甲酯氧钒全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去二分之一至反应时间过去四分之三一直保持15℃；搅拌；
反应时间过去四分之三的时候(3h)：把剩余氧化钴全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去四分之三至反应结束一直保持25℃；搅拌。
氧化钴的使用量为L-乳酸质量的0.02％，二-半胱氨酸甲酯氧钒使用量为 L-乳酸质量的0.04％；二-半胱氨酸甲酯氧钒的制备方法为：半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒在硼酸溶液，在室温下混合搅拌，反应3-5h，得到紫色固体；半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒物质的量比5:1，半胱氨酸甲酯在硼酸溶液中的浓度为 2mol/L。
反应结束后，过滤，静置分层，分离出有机相，水洗有机相；将水洗后的有机相减压蒸馏除去溶剂，得白色固体，对所得白色固体进行快原子轰击质谱和核磁检测，白色固体即为6-19聚体的L-乳酸寡聚物，L-乳酸寡聚物的收率为95％。
实施例2
一种寡聚L-乳酸生产工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：申请人生产的60wt％的L-乳酸溶液，L-乳酸的光学纯度大于或等于99.5％；
(2)脱水寡聚，得到L-乳酸寡聚物；
向L-乳酸溶液中加入丙酮酸乙酯搅拌后得到混合溶液，丙酮酸乙酯与L- 乳酸溶液的体积比为1:1；向混合溶液中加入氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒作为催化剂；氧化钴的使用量为L-乳酸质量的0.04％，二-半胱氨酸甲酯氧钒使用量为L-乳酸质量的0.08％，室温下搅拌反应3h；二-半胱氨酸甲酯氧钒的制备方法为：半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒在硼酸溶液，在室温下混合搅拌，反应 3-5h，得到紫色固体；半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒物质的量比5:1，半胱氨酸甲酯在硼酸溶液中的浓度为0.5mol/L。
反应结束后，过滤，静置分层，分离出有机相，水洗有机相；将水洗后的有机相减压蒸馏除去溶剂，得白色固体，对所得白色固体进行快原子轰击质谱和核磁检测，白色固体除了含有6-19聚体的L-乳酸寡聚物，还含有30-50 聚体的L-乳酸寡聚物；L-乳酸寡聚物的收率为82％。
实施例3
一种寡聚L-乳酸生产工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：申请人生产的50wt％的L-乳酸溶液，L-乳酸的光学纯度大于或等于99.5％；
(2)脱水寡聚，得到L-乳酸寡聚物；
向L-乳酸溶液中加入丙酮酸乙酯搅拌后得到混合溶液，丙酮酸乙酯与L- 乳酸溶液的体积比为1:1；
同时按照如下步骤向混合溶液中加入氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒作为催化剂：
初始反应时(0h)：氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒的加入质量之比为 1:1.5，氧化钴在初始反应时的加入量为氧化钴总加入量的1/2；反应温度自初始反应至反应时间过去二分之一一直保持10℃；搅拌；
反应时间过去二分之一的时候(3h)：把剩余氧化钴全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去二分之一至反应时间过去四分之三一直保持15℃；搅拌；
反应时间过去四分之三的时候(4.5h)：把剩余二-半胱氨酸甲酯氧钒全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去四分之三至反应结束一直保持30℃；搅拌。
氧化钴的使用量为L-乳酸质量的0.03％，二-半胱氨酸甲酯氧钒使用量为 L-乳酸质量的0.06％；二-半胱氨酸甲酯氧钒的制备方法为：半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒在硼酸溶液，在室温下混合搅拌，反应3-5h，得到紫色固体；半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒物质的量比5:1，半胱氨酸甲酯在硼酸溶液中的浓度为 1mol/L。
反应结束后，过滤，静置分层，分离出有机相，水洗有机相；将水洗后的有机相减压蒸馏除去溶剂，得白色固体，对所得白色固体进行快原子轰击质谱和核磁检测，白色固体即为6-40聚体的L-乳酸寡聚物，L-乳酸寡聚物的收率为90％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.寡聚L-乳酸生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料准备：40-60wt％的L-乳酸溶液，L-乳酸的光学纯度大于或等于99.5％；
(2)脱水寡聚，得到L-乳酸寡聚物。
2.根据权利要求1所述的寡聚L-乳酸生产工艺，其特征在于，在步骤(2)中，向L-乳酸溶液中加入丙酮酸乙酯，丙酮酸乙酯与L-乳酸溶液的体积比为0.5-1:1；同时向混合溶液中加入氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒作为催化剂，搅拌；氧化钴的使用量为L-乳酸质量的0.02％-0.04％，二-半胱氨酸甲酯氧钒使用量为L-乳酸质量的0.04％-0.08％；反应时间为3h-6h，反应温度为5-30℃。
3.根据权利要求2所述的寡聚L-乳酸生产工艺，其特征在于，在步骤(2)中：
初始反应时：氧化钴和二-半胱氨酸甲酯氧钒的加入质量之比为1:1.5，氧化钴在初始反应时的加入量为氧化钴总加入量的1/2；反应温度自初始反应至反应时间过去二分之一一直保持5℃-10℃；
反应时间过去二分之一的时候：把剩余二-半胱氨酸甲酯氧钒全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去二分之一至反应时间过去四分之三一直保持15℃-20℃；
反应时间过去四分之三的时候：把剩余氧化钴全部加入反应釜；反应温度自反应时间过去四分之三至反应结束一直保持25-30℃。
4.根据权利要求3所述的寡聚L-乳酸生产工艺，其特征在于，在步骤(2)中，二-半胱氨酸甲酯氧钒的制备方法为：半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒在硼酸溶液，在室温下混合搅拌，反应3-5h，得到紫色固体；半胱氨酸甲酯和硫酸氧钒物质的量比5:1，半胱氨酸甲酯在硼酸溶液中的浓度为0.1-5mol/L。
5.根据权利要求4所述的寡聚L-乳酸生产工艺，其特征在于，在步骤(2)中，反应结束后，过滤，静置分层，分离出有机相，水洗有机相；将水洗后的有机相减压蒸馏除去溶剂，得白色固体即为寡聚L-乳酸。
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