CN1184188C - 提纯乳酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提纯乳酸酯的方法，其中使不纯的乳酸酯经历熔体结晶。所述不纯的乳酸酯含有不超过基于其总量的10重量%的杂质且具有超过90%的手性纯度。所述酯是衍生自乳酸和C1-C18醇。

Description

提纯乳酸酯的方法
本发明涉及一种提纯乳酸酯的方法。具体地说，本发明涉及乳酸酯在工业规模上的提纯。
现有技术公开了提纯乳酸的酯类的各种方法。在1996年11月5日出版的美国专利US5 571 657公开了一种从用作光蚀组分的有机溶剂和其溶液除去金属离子的方法，其包括将所述溶剂(例如为乳酸乙酯和乙酸丁酯的混合物)与阳离子类交换树脂接触。没有提及结晶的乳酸酯或其纯净的对映异构体。
在1996年8月13日出版的日本专利申请8208565公开了一种方法，其包括：通过将乳酸与乙醇在催化剂例如对甲苯磺酸的存在下反应制备乳酸乙酯，之后收集乳酸乙酯且然后通过蒸馏的方法提纯。没有提及结晶的乳酸酯或其纯净的对映异构体。
1996年1月16日出版的日本专利申请8012621介绍了一种方法，其中将从发酵工艺中得到的乳酸酯用活性炭处理并然后蒸馏，以便于降低其在300纳米以下波长处的紫外线吸收所得的产物在280纳米处具有1以下的紫外线吸收、纯度至少为99.5％且金属含量至多为10ppb。没有介绍结晶的乳酸酯类。
JP A 62026249(1987年2月4日出版)介绍了一种纯净地制得乳酸酯的方法，其包括将不纯净酯的PH值调节至6-8.5的值且然后蒸馏该不纯净酯。没有提及结晶的乳酸酯。
本申请人的实验显示，所述的公知方法仅仅允许乳酸的酯类的非充分的提纯。由此证实副产物乙酸通常是极难与乳酸乙酯分离，这表明在所述酯中存在太多的游离酸。此外，经常发现蒸馏后酯的颜色不满足设定的要求。其它杂质例如三聚氰酸酯也不能容易地通过蒸馏除去。此种问题也不能通过使用活性炭而解决。此外，在实践中特别重要的是能够提供质量恒定的乳酸酯，即在制备过程中所述酯总是满足指定的要求例如游离酸含量和颜色且所述酯是稳定的。
Beilstein数据库主要报告了乳酸酯的外消旋混合物的熔点。这些熔点通常低于对应的纯净对映异构体的熔点。
本发明的一个目的是提供一种对上述问题的解决方案。因此本发明涉及一种提纯乳酸酯的方法，其中使不纯的乳酸酯经历熔体结晶。
熔体结晶是由待结晶的材料的熔体得到结晶材料的一种方法。这种技术是被详细地描述例如在Kirk-Othmer，Encyclopedia of ChemicalTechnology，第四版，Volume 7，pp.723-727(1993)，J.W.Mullin“Crystallization”，第三修订版，Butterworth-Heinemann Ltd，pp.309-323(1993)和J.Ullrich and B.Kallies，Current Topics in Crystal GrowthResearch，1(1994)，它们在此引为参考。熔体结晶相比于蒸馏的主要优点是要求小得多的能量，因为有机化合物的熔融焓通常是低于蒸发焓。熔体结晶相比于蒸馏的另一个优点是所述方法可通常在低得多的温度下实施，如果有机化合物是热不稳定的，这是有利的。
令人吃惊地发现，乳酸酯可以特别合适的方式通过使其进行熔体结晶而被提纯。所述的不纯乳酸酯优选含有基于酯的总重量不超过10重量％的杂质，且特别优选不超过2重量％的杂质。
根据本发明，不纯的乳酸酯具有超过90％的手性纯度，优选超过98重量％。手性纯度在此定义为：
手性纯度＝100％×{(R-异构体)/(R-异构体+S-异构体)}
纯净的酯具有基于该酯的总重量为至少98重量％，优选至少99.5重量％和特别优选至少99.9重量％的纯度。另外，纯净酯的游离酸含量至多为0.2％，优选至多0.05％且特别优选不超过0.02％。纯净的酯的颜色优选是不超过20 APHA单位且特别优选不超过5 APHA单位。酯的水含量基于该酯的总量优选不高于0.2重量％且更优选不高于0.05重量％。
所述酯类可从通过发酵得到的乳酸制得或从外消旋乳酸的立体有择性酯化而制得。本发明的方法适合于仅仅具有低手性纯度的酯。然而，本发明是特别地不适合于基本上手性纯净的酯类。
所述酯类优选是源自于乳酸和C1-C18醇。优选地，这些醇类是线形、支链和/或环状链烷醇或链烯醇、芳基或杂芳基玩具链烷醇、或四氢呋喃基、四氢噻吩基-或吡咯烷基链烷醇，其中所述链烷醇或链烯醇可带有烷氧基或烯氧基取代基。合适的酯类的实例是乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯和乳酸异丙酯、乳酸正丁酯、乳酸异丁酯和乳酸叔丁酯、乳酸正戊酯和乳酸异戊酯、乳酸新戊酯、乳酸正己酯、乳酸2-乙基己酯、乳酸环己酯、乳酸顺-3-己烯酯、乳酸正庚酯、乳酸异庚酯、乳酸正辛酯、乳酸正壬酯、乳酸异壬酯、乳酸正癸酯、乳酸正十一酯、乳酸正十二酯、乳酸正十三酯、乳酸异十三酯、乳酸苄酯、乳酸四氢呋喃酯、乳酸烯丙酯、乳酸孟酯、乳酸肉豆蔻酯、乳酸鲸蜡酯、乳酸十八酯。具有烷氧基的酯类的实例是2-丁氧基乙基乳酸酯和2-乙氧基乙基乳酸酯。
所述酯类也可以是二酯类例如二乳酸1，2-丙二醇酯或衍生自二醇、三醇和多元醇的酯(其中一个以上羟基是用乳酸酯化)。此种化合物的实例是甘油单乳酸酯、1，2-丙二醇单乳酸酯、二丙二醇单甲基醚乳酸酯和丙二醇单甲基醚乳酸酯。
熔体结晶可借助于悬浮结晶或层结晶实施，可能结合洗涤柱或离心机、或一些其它提纯技术。合适的仪器和工艺的实例是描述在kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第四版，Volume 7，pp.723-727(1993)，J.W.Mullin，“Crystallization”，第三修订版，Butterworth-Heinemann Ltd，pp.309-323(1993)和J.Ullrich and B.Kallies，Current Topics in Crystal Growth Research，1(1994)，它们的内容在此引为参考。
根据本发明的方法提纯的乳酸酯类是特别适合用于电子学、化合物的立体有择合成(参见，例如DE-A-3 902 372，GB-A-2 005 668，DE-A-3 638 119，US-4 940 813，US-5 814 433和EP-A-442 952)。
现将参照下列实施例说明本发明。
实施例1
在一个三口圆底烧瓶中，将400毫升(S)-乳酸乙酯(游离酸含量[按乳酸测量]1.13重量％，GLC纯度99.39％，0.29重量％乙酸，手性纯度98.00％)在搅拌下缓慢地冷却至-6℃。在-5℃下开始结晶。几小时后，借助于实验室型蓝式离心机(购自Hermle的Sieva型)分离出所述晶体。产量是基于初始原料量的6％。熔融之后，测定纯度：GLC纯度99.96％，0.00％乙酸、手性纯度99.99％。
实施例2
将(R)-乳酸异丁酯(500毫升，手性纯度95.4％)在-20℃下存储两天。得到一块固体产物。在室温下将该块固体产物缓慢加热，在此期间一部分固体产物液化。剩余的部分通过刮勺变得松散，形成可容易地搅拌的悬浮体。将该悬浮体在实验室型蓝式离心机中分离，且分离出的晶体通过使它们在室温下放置而被熔融，从445克悬浮体得到126克晶体。所得产物的手性纯度是99.85％。
实施例3
将40千克乳酸乙酯(游离酸含量[按乳酸测量]0.12重量％，水含量0.42重量％，GLC纯度99.56％，0.19重量％2-羟基丁酸乙酯)在工业熔体结晶试验装置中结晶。对产物进行分析得到如下结果：游离酸含量＜0.001％，水含量0.02％，GLC纯度99.98％，0.02重量％2-羟基丁酸乙酯。手性纯度＞99.9％。
实施例4
下表给出了几种酯类的熔点。
乳酸酯     熔点(℃)
(S)-乳酸甲酯     -44
(S)-乳酸乙酯     -3
(S)-乳酸丙酯     -14
(S)-乳酸异丙酯     3
(S)-乳酸丁酯     -15
(S)-乳酸异丁酯     1
(S)-乳酸2-乙基己酯     -23
(S)-乳酸辛酯     -8
(S)-乳酸月桂酯     25
将所述酯的尽可能(手性+化学)纯的样品冷却直至其成为一个固体块。然后将该样品缓慢地加热并使其变得松散。一旦得到可容易地搅拌的悬浮体，读出温度且记下作为熔点。

Claims (5)

1、一种提纯乳酸酯的方法，其中使不纯的乳酸酯经历熔体结晶。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述不纯的乳酸酯含有不超过基于其总量的10重量％的杂质。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中所述不纯的乳酸酯具有超过90％的手性纯度。
4、如权利要求1或2所述的方法，其中所述酯是衍生自乳酸和C1-C18醇。
5、如权利要求3所述的方法，其中所述酯是衍生自乳酸和C1-C18醇。
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