CN1297533C - 生产二醇衍生物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有效地生产二醇衍生物的方法和提供高纯度的二醇衍生物。具体地，本发明涉及具有以下步骤作为基本步骤的生产二醇衍生物的方法，所述步骤为：通过在包括在载体上负载的金属的催化剂存在下使(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇作为原料与氧气反应，得到α-羟基羧酸酯。

Description

生产二醇衍生物的方法
技术领域
本发明涉及生产二醇衍生物如α-羟基羧酸酯、α-羟基羧酸和聚羟基乙酸的方法。
背景技术
二醇衍生物如α-羟基羧酸酯、α-羟基羧酸、和聚羟基乙酸被广泛用作多种工业产品等的原料。
例如，α-羟基羧酸为工业上重要的化合物，如作为聚合单体用作多种合成树脂的原料。通常，通过使α-羟基羧酸和醇一起进行酯化反应生产α-羟基羧酸酯。
然而，工业级α-羟基羧酸为水溶液，并且纯度低，因此使用常规方法很难得到高纯度的α-羟基羧酸酯。此外，在使用高纯度α-羟基羧酸的情况中，原料昂贵，因此不能经济地得到α-羟基羧酸酯。
α-羟基羧酸为工业上重要的化合物，例如作为聚合单体用于多种合成树脂如聚羟基乙酸的原料。具体地，羟基乙酸被用作例如金属清洗剂用于清洗印刷电路板等，和作为结垢抑制剂用于锅炉等。另外，近年来，羟基乙酸开始被用作具有抗皱效果的基础化妆品、化妆液等。
通常，主要使用以下方法生产羟基乙酸：(1)其中使一氧化碳、甲醛和水在高压下和在酸催化下一起反应的方法，或(2)其中使氯乙酸和氢氧化钠一起反应的方法。使用这些方法生产的羟基乙酸包含杂质如甲醛、含氯化合物、不同于羟基乙酸的有机酸如甲氧基乙酸等。
由于羟基乙酸用于化妆品等，因此，需要不含这种杂质的高纯度羟基乙酸。
然而，难以使用通常使用的纯化方法如蒸馏分离和纯化羟基乙酸，并且特别是难以彻底除去如上述杂质。在实际操作中，使用的是从包含大量杂质的工业级羟基乙酸尽可能除去杂质得到的高纯度羟基乙酸。
市售的工业级羟基乙酸主要使用以下两种方法生产。第一种方法为在酸催化剂的存在下在高温和高压下甲醛与一氧化碳的羰基化反应。使用这种生产方法得到的工业级羟基乙酸为70％水溶液的形式，并包含相对于羟基乙酸总计最低为10重量％的羟基乙酸二聚物、二甘醇酸、甲氧基乙酸、甲酸等作为不同于羟基乙酸的有机酸。这些杂质不能使用如蒸馏的方法分离。因此，必须通过复杂的纯化工艺，此外，有收率低的问题。
此外，虽然使用这种生产方法得到的高纯度羟基乙酸为市售的，但纯度为99％或更高的这种羟基乙酸的价格高，为工业级羟基乙酸的10倍以上，因此其广泛应用受到限制。
生产羟基乙酸的另一种方法为其中使用氢氧化钠水解一氯醋酸、然后进行中和的方法。使用这种方法，消耗两倍化学计量的氢氧化钠作为辅助原料，因此有产生了大量被有机化合物污染的氯化钠作为废弃物的问题。
因此，强烈需要开发能够经济地生产不包含杂质如甲醛和含氯化合物的高纯度羟基乙酸的方法。
生产聚羟基乙酸的方法可概括地分为以下两种方法。一种是其中使羟基乙酸或羟基乙酸酯直接缩聚的方法。另一种是其中首先生产乙交酯、然后使乙交酯经过开环聚合的方法，所述乙交酯为羟基乙酸的环状二聚物。
为使用这种方法生产高分子量聚羟基乙酸，有必要精确控制用作原料的羟基乙酸或羟基乙酸酯的纯度和杂质的类型和量。例如，认为杂质如甲氧基乙酸酯和二羟基乙酸酯抑制聚合，因此优选尽可能地除去这些杂质。
通常市售的工业级羟基乙酸为70％水溶液。其包含相对于羟基乙酸总计高于10重量％的羟基乙酸二聚物、二甘醇酸、甲氧基乙酸、甲酸等作为不同于羟基乙酸的有机酸。为得到高质量的高分子量聚羟基乙酸，有必要使用纯化的羟基乙酸酯作为原料。因此，为了从工业级羟基乙酸生产高纯度的羟基乙酸酯，有必要通过很多步骤，如羟基乙酸的重结晶、低聚、醇解、和蒸馏(WO 99/19378)。
此外，还生产了纯度最低为99％的高纯度羟基乙酸(美国专利3,859,349)。然而，其价格高，为工业级羟基乙酸的10倍以上。因此，不可能廉价地提供聚羟基乙酸。
在通过乙交酯生产聚羟基乙酸的方法中，也需要复杂的操作生产和纯化乙交酯。此外，对于作为乙交酯的原料的羟基乙酸的纯化或作为聚羟基乙酸的原料的羟基乙酸或羟基乙酸酯的纯化，如上所述，必需通过很多步骤，因此纯化的代价非常大(WO 01/72736)。
因此，无论使用哪种方法，都难以经济地生产高分子量的高质量聚羟基乙酸。此外，还需要开发廉价地生产高质量羟基乙酸酯的方法。
因此，本发明的主要目的是以更低成本生产高纯度二醇衍生物。
发明公开
本发明人发现，可通过具有特定步骤的生产方法解决现有技术的问题并实现上述目的，从而完成了本发明。
具体地，本发明涉及以下生产二醇衍生物的方法。
1.生产二醇衍生物的方法，其包括以下步骤：通过在包括在载体上负载的金属的催化剂存在下使(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇作为原料与氧气反应，得到α-羟基羧酸酯。(在下文中这称为“第一发明”)。
2.以上项目1的方法，其中在载体上负载的金属为不同于金的金属。
3.以上项目1的方法，其中乙二醇和伯醇用作原料。
4.以上项目1的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括将得到的α-羟基羧酸酯水解得到α-羟基羧酸的步骤(在下文中这称为“第二发明”)。
5.以上项目4的方法，其中在载体上负载的金属包括金和至少一种不同于金的金属。
6.以上项目4的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括使得到的α-羟基羧酸经过缩聚得到聚羟基乙酸的步骤(在下文中这称为“第三发明”)。
7.以上项目6的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过进一步缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的步骤。
8.以上项目6的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过解聚得到乙交酯的步骤。
9.以上项目1的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括使得到的α-羟基羧酸酯经过缩聚得到聚羟基乙酸的步骤(在下文中这称为“第三发明”)。
10.以上项目9的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过进一步缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的步骤。
11.以上项目9的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过解聚得到乙交酯的步骤。
12.以上项目9的方法，其中在载体上负载的金属包括金和至少一种不同于金的金属。
13.羟基乙酸酯，其基本上不包含作为杂质的甲醛和氯。
14.羟基乙酸，其基本上不包含作为杂质的甲醛和氯。
15.聚羟基乙酸，其基本上不包含作为杂质的甲醛和氯。
16.以上项目4的方法，其中在载体上负载的金属包括至少一种贵金属。
17.以上项目9的方法，其中在载体上负载的金属包括至少一种贵金属。
在本说明书中需要指出的是，为方便起见，以羟基乙酸作为α-羟基羧酸的代表性例子进行说明，然而本发明的α-羟基羧酸不限于羟基乙酸。
<第一发明>
第一发明生产二醇衍生物的方法涉及生产α-羟基羧酸酯的方法。换句话说，第一发明为生产α-羟基羧酸酯的方法，其通过在催化剂的存在下用分子氧氧化作为原料的(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇，所述催化剂包括在载体上支持的金属(在下文中往往称为“负载型金属催化剂”)。
1.负载型金属催化剂
(1)催化活性成分
本发明使用的催化剂为其中将作为活性成分的金属负载在载体上的催化剂，即，负载型金属催化剂。
对作为活性成分的金属没有特定的限制，但优选贵金属，例如金、钯、钌、铑、铱、铂等，特别优选金、钯、钌等。在第一发明中，特别优选不同于金的金属。特别优选金属为钯、钌、铑、铱和铂中的至少一种。
本发明使用的催化剂包含上述贵金属作为必要成分，并且另外还可包含选自第四到第六周期的2B族、3B族、4B族、5B族、和6B族元素、和第四周期的第八族元素中的至少一种元素作为活性成分(在下文中，这些元素往往称为“第二元素”)。第二元素的具体例子为：2B族元素如Zn、Cd和Hg，3B族元素如Ga、In和Tl，4B族元素如Ge、Sn和Pb，5B族元素如As、Sb和Bi，6B族元素如Se、Te和Po，第八族元素如Fe、Co和Ni等。对于本发明使用的催化剂，优选至少包含Pb作为第二元素的催化剂。例如，可有利地使用其中金属微粒在载体上支持的催化剂，金属微粒包含Pb和至少一种选自Au、Pd和Ru的活性成分。
对于作为活性成分的金属，可单独使用一种上述贵金属、或可使用两种或多种贵金属。在使用两种或多种贵金属的情况中，只要可以得到本发明的效果，部分或全部可形成合金、金属间化合物等。
此外，在作为活性成分的金属包含贵金属和第二元素的情况中，只要可以得到本发明的效果，部分或全部可形成合金、金属间化合物等。贵金属和第二元素通常作为微粒支持在载体上。只要在不损害本发明效果的范围内，本发明使用的催化剂可包含不同于贵金属和第二元素的杂质或元素。
只要可以得到预定的催化活性，对构成活性成分的金属微粒的粒径没有限制，但平均粒径通常最大为约10nm，优选最大为约6nm，更优选最大为约5nm，特别优选为约1nm到5nm。如果设定平均粒径在这种范围内，则可以更可靠地得到优异的催化活性。对平均粒径的下限没有特定的限制，但从物理稳定性的角度看，优选为约1nm。
需要指出的是，对于本发明中的金属粒子的平均粒径，使用透射电子显微镜(TEM)观察载体上的120个任意挑选的金属粒子，并从其中排除(1)10个最大的粒子，和(2)10个最小的粒子，即总共20个粒子，然后平均粒径表示剩余的100个粒子粒径的算术平均值。此外，优选金属粒子的粒径分布的最大值为约1nm到6nm，特别优选为1nm到5nm。优选粒径分布窄，优选上述120个粒子的粒径的标准偏差最大为2，特别优选最大为约1.5。
催化剂中金属活性成分的负载量可根据最终产品的应用、载体类型等适当地决定，但通常优选每100重量份载体为约0.01到20重量份，特别优选0.1到10重量份。
(2)载体
对于载体没有特定的限制，有可能使用通常用作催化剂载体的那些。例如，可使用市售的载体。此外，还可以使用由公知的生产方法得到的载体。可给出多种载体作为例子，如无机氧化物如金属氧化物(二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化镁等)、混合的金属氧化物(二氧化硅/氧化铝、二氧化钛/二氧化硅、二氧化硅/氧化镁等)、沸石(ZSM-5等)和中孔硅酸盐(MCM-41等)；天然矿物质(粘土、硅藻土、浮石等)和碳材料(活性炭、石墨等)，这其中优选无机氧化物。
在本发明中，可优选使用包括氧化物的无机氧化物载体，所述氧化物含至少一种选自Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La和Ce的元素。上述氧化物可为其中单种元素的两种或多种氧化物混合在一起的混合氧化物，或可为复合氧化物(或复合的氧化物)。优选包含至少一种选自Si、Al、Ti和Zr的元素的氧化物作为无机氧化物载体。
对生产载体的方法没有限制，可使用公知的生产方法。例子为浸渍法、共沉淀法、离子交换法、气相沉积法、捏和法、水热合成法等。
例如，无机氧化物载体的得到可使用其中将水溶性化合物的水溶液浸渍到二氧化硅中、然后锻烧得到的浸渍体的方法，所述水溶性化合物包含Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La和Ce中的至少一种。使用这种无机氧化物载体，可更可靠地负载构成催化活性成分的微粒，此外，由于与微粒的协同作用，可得到更高的催化活性。
对上述载体生产方法中使用的化合物没有限制。其例子包括无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和氢氧化物；和有机化合物如羧酸盐、醇盐和乙酰丙酮化物。
只要化合物为水溶性的，对上述水溶性化合物也没有限制。例子为无机酸盐如硫酸氧钛、硝酸氧锆、硝酸锌、硝酸镧、硝酸铁、硝酸镍和硝酸铝；和有机酸盐如正丁醇钛、乙酰丙酮化钛、乙酰丙酮化锆、乙酸铅和乙酸镁。这些盐可为无水物或为水合物的形式。此外，可根据使用的水溶性化合物的类型等适当地设定上述水溶液的浓度。
对浸渍到二氧化硅中的上述水溶液的量没有限制，但所述量通常优选每100重量份二氧化硅为约1到20重量份。
在本发明中，优选无机氧化物载体为多孔的，具体地，优选其比表面积(BET法)最小为约50m2/g，更优选最小为约100m2/g，最优选为约100到800m2/g。对载体的形状或尺寸没有限制，其可根据最终产品的应用等适当决定。
2.生产催化剂的方法
只要可以提供上述负载型载体，对本发明使用的催化剂的生产方法没有限制。例如，可通过使至少包含一种所需的金属或其化合物的载体经过热处理得到催化剂。金属化合物可以为氢氧化物、氯化物、羧酸盐、硝酸盐、醇盐、乙酰丙酮化物等中的任一种。
此外，在载体上负载两种或多种金属的情况中，对负载金属的顺序没有限制，有可能首先负载任一种，或全部同时负载。例如，在负载贵金属和第二元素的情况中，可使用以下方法：(A)将贵金属负载到载体上，然后负载第二元素，(B)将第二元素负载到载体上，然后负载贵金属，和(C)将贵金属和第二元素同时负载到载体上。以下具体描述各种方法。
方法(A)
上述方法(A)为其中将贵金属负载到载体上、然后负载第二元素的方法。首先，生产其中负载有贵金属的贵金属负载载体。对生产贵金属负载载体的方法没有限制，可使用例如常规方法如共沉淀法、离子交换法、沉积-沉淀法、浸渍法或气相沉积法。优选离子交换法、沉积-沉淀法、浸渍法等。
在使用离子交换法的情况中，贵金属负载载体的得到可通过例如使载体与包含贵金属阳离子配盐的水溶液共存，从而使贵金属的阳离子配合物结合于即负载到载体表面上，然后进行煅烧和/或还原处理等。当通过离子交换将贵金属的阳离子配合物负载到载体表面上时，可适当控制多种条件如水溶液中贵金属配盐的浓度、温度和pH。此外，在煅烧和/或还原处理之前，可使载体经过水洗、干燥等，所述载体具有作为阳离子结合于其表面、即负载到其表面上的贵金属的阳离子配合物。
在使用沉积-沉淀法的情况中，贵金属负载载体的得到可通过例如使载体与包含贵金属化合物的水溶液共存，从而使含贵金属的沉淀物淀积和沉淀在载体表面上，然后锻烧已经淀积有含贵金属沉淀物的载体。当将含贵金属的沉淀物淀积和沉淀在载体表面上时，可适当地控制多种条件如水溶液中贵金属的浓度、温度和PH。此外，如果需要，在煅烧之前，可使已经在表面上淀积了含贵金属沉淀物的载体经过水洗、干燥等。
在使用浸渍法的情况中，贵金属负载载体的得到可通过例如使载体与包含贵金属化合物的溶液共存，从而将贵金属化合物吸附到载体表面上，然后进行煅烧和/或还原处理等。当将贵金属化合物吸附到载体表面上时，可适当地控制多种条件如水溶液中贵金属化合物的浓度、温度和PH。此外，在煅烧和/或还原处理之前，可使已经在表面上吸附了贵金属化合物的载体经过洗涤、干燥等。
只要是溶于水或有机溶剂的化合物，对上述贵金属化合物没有特定的限制。例如，对于金化合物，例子为复合物如四氯金(III)酸(H[AuCl4])、四氯金(III)酸钠(Na[AuCl4])、二氰金(I)酸钾KH[Au(CN)2])和二乙胺三氯化金(III)((C2H5)2NH[AuCl3])、氰化金(I)等。可使用一种或多种的这些化合物。对于钯化合物，例子为氧化钯、氯化钯、溴化钯、乙酸钯、硝酸钯、氯化四胺钯、硝酸四胺钯、氢氧化四胺钯、乙酰丙酮化钯、四氯钯酸钠、二氯双(三苯膦)钯、双(乙腈)二氯化钯等。对于钌化合物，例子为氧化钌、氯化钌、溴化钌、硝酸钌、氯化四胺钌、硝酸四胺钌、氢氧化四胺钌、乙酰丙酮化钌、二氯三(三苯膦)钌等.
上述水溶液中的贵金属浓度可根据使用的化合物的类型等变化，但通常优选为约0.1到100mmol/L。此外，通常设定水溶液的pH为约5到10，优选为约6到9。可使用碱如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、或氨设定pH。此外，如果需要，可使用酸如盐酸。如果需要，这种碱或酸可以为水溶液的形式。
当生产贵金属负载载体时，可如下进行煅烧。如果需要，可在煅烧之前通过加热到预定温度进行干燥。干燥温度通常优选为低于约150℃。煅烧温度通常为约150℃到800℃，优选约200℃到700℃，更优选约250℃到600℃。煅烧可以在空气(环境)或氧化气氛中进行，或在惰性气体如氮气、氩气、或氦气的气氛中进行，或在氢气、一氧化碳等还原气氛中进行。此外，可根据煅烧温度、固体组分的尺寸等适当地设定煅烧时间。通过煅烧，可得到其中贵金属被可靠地固定在载体表面上的预定的贵金属负载载体。使用上述方法等之一得到的贵金属负载载体可在如下所述进一步负载第二元素之后用作催化剂，或贵金属负载载体也可直接用作本发明中的催化剂。
其次，将至少一种第二元素或其化合物负载到贵金属负载载体上，然后进行热处理，从而形成贵金属和第二元素的复合物。
对上述负载方法没有具体限制，有可能按照常规方法进行负载。例子为浸渍法、离子交换法、气相沉积法等。这其中，可有利地使用浸渍法。例如，制备上述贵金属负载载体和溶液的混合物，所述溶液溶解了含第二元素的化合物，然后使从混合物回收的固体组分经过热处理，从而有利地负载第二元素。
对包含第二元素的化合物没有限制，但其例子为无机化合物如硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物和氯化物，和有机化合物如甲酸盐、乙酸盐、β-二酮化合物和醇盐。更具体地，其例子为乙酸铅、乙酸锌、硝酸锌、硝酸铋、丁醇锗(III)、乙酰丙酮化镍铋、醋酸铁等。
可通过包含第二元素的化合物与其中将溶解化合物的溶剂的组合制备其中溶解了包含第二元素的化合物的溶液。对于溶剂没有特定的限制，有可能使用水、有机溶剂等。有机溶剂的例子为醇、酮、芳香烃、羧酸酯、腈等。具体地，优选使用选自水和醇(特别是甲醇、乙醇)中的至少一种。在上述组合中，优选使用将溶于水或醇的化合物。例如，在使用Pb作为第二元素的情况中，可有利地使用乙酸铅(其可为水合物)溶于甲醇的溶液。
可根据化合物的类型、溶剂的类型等适当地设定其中溶解了包含第二元素的化合物的溶液中第二元素的浓度，但通常优选为约0.01到10mmol/L。
此外，可根据溶液的浓度、期望负载的贵金属和第二元素的量等适当地设定贵金属负载载体与其中溶解了含第二元素的化合物的溶液的混合比。
在制备了贵金属负载载体和其中溶解了含第二元素的化合物的溶液的混合物之后，从混合物回收固体组分。只要将含第二元素的化合物负载在贵金属负载载体上，对回收固体组分的方法没有限制。例如，优选使用蒸发器等蒸除溶剂。
其次，使固体组分经过热处理。优选热处理温度为使得到的金属粒子由贵金属和第二元素构成的温度。具体地，优选进行热处理，使得当最终得到的贵金属粒子负载载体用作催化剂时，通过在贵金属和第二元素之间形成复合物表现出催化活性。
热处理温度根据第二元素的类型等变化，但通常设定其为约50到800℃，优选约100到600℃。
对热处理气氛没有特定的限制，其可以为任何的还原气氛、氧化气氛、惰性气氛等。为形成还原气氛，可使用还原性气体如氢气、一氧化碳、或醇，或通过用惰性气体如氮气、氦气或氩气稀释这种还原性气体得到的其它混合气体。此外，为形成氧化气氛，可使用包含氧气、空气等的气体。为形成惰性气氛，可使用惰性气体如氮气、氦气或氩气。在本发明中，特别优选使用还原气氛。此外，有可能在氧化气氛中进行热处理，然后在还原气氛中进行热处理。
此外，热处理时间可根据热处理温度等适当地变化，但通常优选为约10分钟到24小时。
取决于第二元素的类型，为进一步促进其与贵金属形成复合物，可在热处理之前使用还原剂如福尔马林、肼、硼氢化钠或甲酸使固体组分经过还原处理。
方法(B)
上述方法(B)为其中将第二元素负载到载体上，然后负载贵金属的方法。对负载第二元素的方法没有限制，有可能使用例如以上(A)中的方法。具体地，可首先使用以上(A)中的方法将第二元素负载到载体上。第二元素的原料、负载的条件等也可按照以上(A)中所述选择。
然而，需要指出的是，在某些情况中，作为相对于随后负载贵金属操作中的优选的附加处理，可通过在氧化气氛(即，在包含氧气或空气的气体的存在下)下在约300到900℃锻烧使第二元素可靠地固定于载体。
可如以上(A)中的方法将贵金属负载到如此生产的第二元素负载载体上。具体地，可使用离子交换法、沉积-沉淀法、浸渍法等负载贵金属，然后可如以上(A)中方法进行干燥和煅烧。此外，如同在以上(A)中所示，为使贵金属和第二元素之间复合物的形成更彻底，优选如(A)中的在还原气氛下进行热处理。此外，如果需要，还可以包括使用还原剂的还原处理。
方法(C)
上述方法(C)为其中将贵金属和第二元素同时负载到载体上的方法。对这一方法没有限制，只要同时将两者负载上。例如，可使用常规方法如共沉淀法、沉积-沉淀法、浸渍法、或气相沉积法。在任何的这些情况中，当将贵金属负载到载体上时，可使包含第二元素的化合物共存在体系中，从而同时负载贵金属和第二元素。此外，通过使已经负载了贵金属和第二元素的载体经过如以上方法(A)或方法(B)中的热处理和/或还原处理，可得到其中将包含贵金属和第二元素的超细贵金属粒子负载到载体上的催化剂。
在本发明中，可有利地使用离子交换法、沉积-沉淀法、浸渍法等。对于沉积-沉淀法，优选进行控制，以使包含第二元素的化合物在有助于包含贵金属的化合物(如氢氧化物)淀积和形成沉淀物的条件下(如在上述化合物为氢氧化物的情况中，温度为约30℃到100℃，pH为约5到10，和贵金属浓度为约0.1到100mmol/L)淀积并形成沉淀物。在这种情况下，优选使用水溶性的包含第二元素的化合物作为原料，并从其水溶液形成沉淀物作为包含第二元素的氢氧化物。此外，当形成沉淀物时，优选贵金属和第二元素的氢氧化物同时形成沉淀物，从而生产同时包含贵金属和第二元素的氢氧化物。可通过使这些沉淀物进一步经过热处理和/或还原处理得到催化剂。
对于浸渍法，催化剂的得到可通过将载体加入到包括溶解于有机溶剂中的贵金属化合物和含第二元素的化合物的溶液中，并且如果需要，蒸除有机溶剂等，从而使贵金属化合物和含第二元素的化合物同时附着于载体上，然后进行热处理和/或还原处理。作为典型的例子，以金的情况为例，使包含金的乙酰丙酮化物化合物(如乙酰丙酮化二甲基金)和第二元素的乙酰丙酮化物化合物(如乙酰丙酮化镍)的甲醇溶液浸渍到载体中，蒸除甲醇，然后干燥并进行还原处理，从而得到其中将包含金和第二元素的超细金合金粒子(如超细的Au-Ni合金粒子)负载到载体上的催化剂。
对于上述沉积-沉淀法或浸渍法中使用的原料化合物、操作条件等，可使用如方法(A)中所述的那些。
3.生产α-羟基羧酸酯的方法
本发明生产α-羟基羧酸酯的方法的特征在于在负载型金属催化剂和氧气的存在下进行(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇的反应。也就是说，(i)氧气和一种或多种1，2-二醇一起反应，或(ii)氧气、1，2-二醇和伯醇一起反应。
对于1，2-二醇没有限制，只要其在1-位和2-位具有羟基。例如，1，2-二醇可以为具有三个或多个羟基的多元醇。1，2-二醇的具体例子为具有2到10个碳原子的脂族1，2-二醇，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇和1，2-己二醇；具有3到10个碳原子并在1-位和2-位具有羟基的脂族多元醇，如甘油、赤藓醇、木糖醇和山梨糖醇；以及这些1，2-二醇的衍生物等。1，2-二醇的衍生物的例子包括具有2到10个碳原子并包含卤素的脂族1，2-二醇，如3-氯-1，2-丙二醇；具有2到10个碳原子并具有芳香环的脂族1，2-二醇，如2-苯基-1，2-乙二醇等。可使用一种或多种这些的1，2-二醇。可有利地使用具有约2到6个碳原子的脂族二醇如乙二醇作为1，2-二醇。
对于上述伯醇没有特定的限制，条件是其具有伯醇羟基。例如，伯醇可以为具有两个或多个羟基的多元醇。伯醇的具体例子为具有1到10个碳原子的脂族伯醇，如甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-己醇和1-辛醇；具有2到10个碳原子并具有伯醇羟基的脂族多元醇，如1，3-丁二醇和1，4-丁二醇；具有3到10个碳原子并具有伯醇羟基的脂族不饱和醇，如烯丙醇和甲代烯丙醇；具有芳香环的醇，如苄醇等。可使用一种或多种这些伯醇。可有利地使用具有1到4个碳原子的脂族伯醇如甲醇、乙醇、1-丙醇或1-丁醇作为伯醇，特别优选的伯醇如甲醇、乙醇、1-丙醇或1-丁醇。
在本发明的生产方法中，可根据所需的α-羟基羧酸酯的类型等适当地选择1，2-二醇和伯醇。例如，在生产羟基乙酸酯的情况中，可使用乙二醇作为1，2-二醇和使用伯醇如甲醇、乙醇、1-丙醇或1-丁醇作为伯醇。或者，在只使用乙二醇作为1，2-二醇的情况中，可生产羟基乙酸-2-羟乙酯。
对于1，2-二醇和伯醇的反应比没有具体限制。通常，伯醇与1，2-二醇的摩尔比为约1∶2到1∶50，优选1∶3到1∶20。通过使这一比值在这种范围内，有可能更有效地合成α-羟基羧酸酯。
在本发明中，在负载型金属催化剂的存在下进行(i)一种或多种1，2-二醇和(ii)1，2-二醇和伯醇与氧气(分子氧)的反应。
反应可能是任何的液相反应、气相反应等。可使用惰性气体如氮气、氩气、氦气或二氧化碳气体稀释氧(氧气)。此外，可使用含氧气体如空气。对于将氧气供应到反应体系中的方法没有特定的限制，有可能使用公知的方法。具体地，可有利地使用鼓泡到液体中的方法等。
对于反应形式没有特定的限制，可使用连续式、分批式、半分批式等。在使用分批式作为反应形式的情况中，可以将催化剂与原料一起一次性加入到反应装置中。此外，在使用连续式作为反应形式的情况中，可预先将催化剂填充到反应装置中，或使催化剂与原料一起连续进入反应装置中。催化剂的形式可为任何的固定床、流化床、悬浮床等。
可根据原料即1，2-二醇和/或伯醇的类型、催化剂的类型、反应条件等适当地设定催化剂的使用量。对于反应时间没有特定的限制，其根据设定的条件的变化而变化，但根据反应时间或停留时间(在反应器中液体停留的量/液体进料速率)，通常这一时间为约0.5小时到20小时，优选约1小时到10小时。
可根据原料即1，2-二醇和/或伯醇的类型、催化剂的类型等适当地设定多种条件如反应温度和反应压力。反应温度通常为约0℃到180℃，优选20℃到150℃，更优选50℃到120℃。通过设定温度在这种范围内，可更有效地进行反应。反应压力可为任何的减压、常压、或加压，但通常优选为约0.05Mpa到5Mpa(表压)范围内的压力，特别是约0.1Mpa到2Mpa。优选设定总压力，以使从反应器流出的气体中的氧浓度不超过爆炸范围(8％)。此外，从抑制副产物的量等的角度看，优选使反应体系的pH为约pH 2-9。为设定pH，可将碱金属化合物或碱土金属化合物(羧酸盐)作为添加剂加入到反应体系中。
反应可以在溶剂的存在下进行。有这种情况：通过使用溶剂，可更有效地生成所需的羧酸酯。对于可使用的溶剂没有特定的限制，只要原料即1，2-二醇和/或伯醇溶解于溶剂，并且在反应条件下溶剂本身不发生反应。可根据原料醇的类型、反应条件等适当地选择溶剂。除了水以外，例子为醚，如乙醚、二异丙醚和二氧杂环己烷；芳香烃，如甲苯、二甲苯和苯；含卤化合物，如二氯甲烷、氯仿和1，2-二氯乙烷，等。可根据溶剂的类型、醇的类型、催化剂的类型等适当地调节溶剂的用量。
在上述反应之后，将催化剂从反应体系分离，然后使用公知的分离纯化方法等回收生成的α-羟基羧酸酯。可根据公知的方法进行催化剂的分离。例如，在反应体系包含催化剂(固体组分)和反应产物(液体组分)的情况中，可使用公知的固/液分离方法如过滤或离心将催化剂从反应产物分离出来。
在本发明的生产方法中，例如如果使用的1，2-二醇为乙二醇，使用伯醇(优选具有1到4个碳原子的伯醇)用作伯醇，则可生产羟基乙酸酯。反应产物将包含羟基乙酸酯作为主产物，并有时可能也包含伯醇和乙二醇作为未反应的原料。此外，对于副产物，反应产物将包含水，有时可能包含衍生自伯醇的羧酸酯(例如，在甲醇作为伯醇的情况中，为甲酸甲酯等)、乙二酸酯、和作为水解产物的羟基乙酸、乙二酸和乙二酸单酯，等。
对于分离所需的羟基乙酸酯的方法，可容易地实现的方法的例子为其中首先将伯醇和水蒸除、然后通过蒸馏分离羟基乙酸酯的方法。当蒸馏羟基乙酸酯时，未反应的乙二醇在最后的塔底馏出物中。回收的伯醇和包含羟基乙酸酯的塔底馏出物可以重复使用，作为生产羟基乙酸酯过程中的原料。
羟基乙酸酯和乙二酸酯具有类似的沸点，因此不能通过蒸馏容易地进行分离。例如，羟基乙酸甲酯的沸点为151℃，乙二酸二甲酯的沸点为164℃。在使乙二醇和伯醇一起反应的情况中生成的乙二酸酯的量低，其相对于羟基乙酸酯至多为约10摩尔％，并取决于应用，低量的乙二酸酯可能不是问题。然而在例如使用羟基乙酸酯作为原料用于聚合成为聚羟基乙酸等的情况中，如果包含少量乙二酸化合物，则不可能得到高分子量的聚羟基乙酸。在这种情况下，可通过某种方法除去乙二酸酯。
因此，如果需要，可除去乙二酸酯。对于纯化包含乙二酸酯和/或乙二酸的羟基乙酸酯(α-羟基羧酸酯)的方法，有以下例子：(A)其中加入金属盐和/或铵盐，并分离如此生成的乙二酸金属盐和/或乙二酸铵盐的方法，(B)其中加入氨并分离如此生成的草氨酸酯和/或草酰胺的方法，(C)其中使用阴离子交换树脂并使乙二酸吸附在树脂上的方法等。上述纯化方法(A)到(C)也可组合使用。以下描述纯化方法(A)和(B)。
乙二酸酯的除去可在乙二醇和伯醇一起反应之后的任何时候进行。例如，乙二酸酯的除去可在以下的任何阶段进行，如在蒸除伯醇之后、蒸除水之后、或通过蒸馏除去羟基乙酸酯之后。乙二酸酯的除去优选在乙二醇和伯醇一起反应之后和在蒸除伯醇和水之前或在蒸除伯醇之后进行，即在其中反应混合物包含水的状态中进行，并更优选在乙二醇和伯醇一起反应之后、蒸除伯醇和水之前立即进行。
纯化方法(A)
上述纯化方法(A)为其中加入金属盐和/或铵盐并分离如此生成的乙二酸金属盐和/或乙二酸铵盐的方法。在下文中氧化之后的反应混合物往往称为“粗产品”。
对于纯化方法(A)中使用的金属盐和铵盐没有特定的限制，只要这些盐可溶于水、低级醇(如甲醇、乙醇等)、及其混合溶剂。与铵盐相比，更优选使用金属盐。金属盐可以为配盐。
金属盐的例子包括氢氧化物、羧酸盐、碳酸盐、醇盐、卤化物、1，3-二酮盐等。羧酸盐的例子为具有约1到16个碳原子的脂肪酸的盐，脂肪酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、月桂酸、2-己基十二酸；羟基羧酸如羟基乙酸和乳酸的盐，等。醇盐的例子为具有1到4个碳原子的脂族醇盐如甲醇盐、乙醇盐、异丙醇盐和正丁醇盐；芳香族醇盐如酚盐等。卤化物的例子为氟化物、氯化物、溴化物、碘化物等。1，3-二酮盐的例子为乙酰丙酮盐等。对于金属盐，优选羧酸盐如羟基乙酸盐、乙酸盐和2-乙基己酸盐，氢氧化物，乙酰丙酮盐等，特别优选羟基乙酸盐。
对于金属盐中包含的金属离子，优选与乙二酸形成的盐在水、低级醇(如甲醇、乙醇)、及其混合溶剂中具有低溶解度并因此容易沉淀析出的离子。金属盐中包含的金属离子的例子为碱金属离子如Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+；碱土金属离子如Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Br2+和Ra2+；过渡金属离子如Ti4+、V5+、Cr3+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu+、Cu2+和Zn2+；镧系元素离子如La3+、Ce3+、Ce4+、Pr3+、Pr4+、Nd2+、Nd3+、Nd4+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd2+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy2+、Dy3+、Dy4+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+和Lu3+；等等。优选碱土金属离子和镧系元素离子作为金属离子。
对于金属盐，可有利地使用羟基乙酸镁、乙酸锌、乙酸钙、氢氧化钙、氢氧化钠、2-乙基己酸镍、三(乙酰丙酮化)镧等。
铵盐的例子包括乙酸铵、碳酸铵等，优选碳酸铵等。
对于加入的金属盐和/或铵盐的量没有特定的限制，但加入量的下限通常相对于乙二酸酯和乙二酸的总量至少为约0.1当量，优选至少约0.5当量，更优选至少约1当量。金属盐和/或铵盐加入量的上限通常相对于乙二酸酯和乙二酸的总量至多为约50当量，优选至多约10当量，更优选至多约5当量。
加入到粗产品中的金属盐和/或铵盐可为溶于水、低级醇如甲醇或乙醇、酮如丙酮、芳香族有机溶剂如甲苯或二甲苯；及其混合溶剂等中的溶液形式。在粗产品已经包含水、低级醇等的情况中，可将金属盐和/或铵盐作为固体加入，但仍优选以溶液的形式加入。
用作溶剂的低级醇的例子为具有约1到8个碳原子、优选约1到4个碳原子的伯醇。具体例子为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。
当加入金属盐和/或乙二酸盐并混合时，通常进行加热，使得乙二酸金属盐/乙二酸铵盐容易生成。只要生成乙二酸盐，对于混合温度没有特定的限制，但这一温度通常为约20℃到120℃，优选约40℃到90℃。
只要乙二酸盐充分地生成并实现了本发明的效果，对于混合时间没有特定的限制，并且可根据粗产品的量、粗产品的组成等适当地设定混合时间。混合时间通常为约0.1到5小时，优选约0.5到3小时。
混合可在空气等的氧化气氛中进行，但优选在氮气、惰性气体(氦气、氩气等)等的惰性气氛中进行。
当将金属盐或铵盐加入到粗产品时，因为乙二酸为比羟基乙酸更强的酸，乙二酸酯通过乙二酸选择性地形成金属盐或铵盐。此外，如果加入的金属盐和/或铵盐的量相对于粗产品中包含的乙二酸酯和乙二酸最少为约1当量，则乙二酸酯和乙二酸可以几乎定量地转化为其金属盐或铵盐。特别是，在加入碱土金属或镧系元素的金属盐的情况中，乙二酸盐溶解度低，因此作为沉淀物沉淀，从而可以容易地使用公知的固体/液体分离方法分离，如过滤或离心。
此外，即使生成的乙二酸金属盐和/或乙二酸铵盐表现出在水、有机溶剂如醇、或其混合溶剂中有一定程度的溶解度，乙二酸金属盐和/或乙二酸铵盐为非挥发性的，因此可以容易地使用蒸馏分离。
纯化方法(B)
上述纯化方法(B)为其中将氨加入到粗产品、并分离如此生成的草氨酸酯和/或草酰胺的方法。在纯化方法(B)中，当将氨加入到粗产品时，乙二酸酯经历氨解，从而生成草氨酸酯和/或草酰胺。
对于加入的氨的量没有特定的限制，但相对于粗产品中包含的乙二酸二酯的摩尔比(氨/乙二酸二酯)为约1到10，优选约1到5，更优选约1.2到3。通过使这一比值在这种范围内，可更可靠地除去乙二酸二酯。此外，可以以高产率纯化羟基乙酸酯。
只要生成草氨酸酯和/或草酰胺，对于氨解的反应温度没有特定的限制，但这一温度通常为约0℃到100℃，优选为约30℃到60℃。
当将氨加入到粗产品时，对于压力和加入速率没有特定的限制。压力可以为常压或加压，而加入速率可以为使反应温度保持在上述范围内的速率。将氨加入到粗产品中在例如装备有搅拌器的普通反应器中通过将液氨或氨溶液(所述溶液包括溶解于在反应中为惰性的溶剂如醇中的氨)滴入混合物中进行，或通过将氨气或稀释的氨气(所述氨气已经用在反应中为惰性的气体如氮气稀释)直接吹到混合物中进行。
通过氨解生成的草酰胺为非挥发性的，并且具有差的溶解度。因此可使用公知的固体/液体分离方法如蒸馏、过滤或离心容易地从羟基乙酸酯中分离草酰胺。此外，还可以通过蒸馏从羟基乙酸酯中容易地分离草氨酸酯。
在使用上述方法等之一除去乙二酸酯之后，可以通过蒸馏羟基乙酸酯进行分离纯化，以高产率得到更高纯度的羟基乙酸酯。如前所述，在蒸馏羟基乙酸酯之前，优选蒸除伯醇和水。可使用公知的方法蒸馏羟基乙酸酯。例如，对于分批式蒸馏设备，可以使用装备有进料蒸馏釜、精馏段、冷凝段等并能够进行回流的普通装置。通过蒸馏得到的羟基乙酸酯中乙二酸化合物(乙二酸、乙二酸酯、乙二酸金属盐、乙二酸铵、草酰胺等)的总含量可降至约10ppm或更少。
即使通过除去乙二酸酯和乙二酸、蒸除水和醇、并使用上述方法等另外进行蒸馏得到羟基乙酸酯，羟基乙酸酯仍可能包含反应原料，即伯醇和乙二醇，以及生成的水。羟基乙酸中包含的伯醇的量通常至多为约1重量％，取决于纯化条件，可使其至多为约0.2重量％。此外，乙二醇的含量通常至多为约1重量％，取决于纯化条件，可使其至多为约1000重量ppm。水的含量通常至多为约1重量％，取决于纯化条件，可使其至多为约0.2重量％。需要指出的是，没有通过蒸馏纯化而未除去乙二酸酯的羟基乙酸酯中的乙二酸酯含量通常最少为0.1重量％，更确切地说，为约0.1重量％到2重量％。
此外，如上所述得到的羟基乙酸酯基本上不包含甲醛或氯气。这是因为，在本发明中，既没有使用甲醛作为原料，也没有使用氯气作为原料，并且在反应中几乎没有甲醛或氯气生成。根据本发明，可以提供的羟基乙酸酯中甲醛和氯气中每种的含量至多为约1重量ppm，优选至多为100重量ppb，更优选至多为约10重量ppb。
使用本发明的生产方法得到的α-羟基羧酸酯可以以由常规方法得到的α-羟基羧酸酯相同的用途使用。具体地，α-羟基羧酸酯可有利地用作聚合单体，即，作为聚羟基乙酸的原料。
第一发明的生产方法涉及单步骤反应，因此可以容易地得到α-羟基羧酸酯。
根据第一发明的方法，可以以高选择性得到α-羟基羧酸酯。
为了使用常规方法纯化得到的α-羟基羧酸酯，需要复杂的操作如结晶。使用本发明得到的α-羟基羧酸酯可以使用简单方法纯化，如普通的蒸馏。
因此，根据第一发明的方法，可以以低成本生产α-羟基羧酸酯。
根据第一发明的生产方法，可以得到基本上不包含作为杂质的甲醛和氯气的羟基乙酸酯。
<第二发明>
第二发明的生产二醇衍生物的方法涉及生产α-羟基羧酸的方法。即，第二发明涉及通过使第一发明得到的α-羟基羧酸酯水解生产α-羟基羧酸的方法。
更具体地说，第二发明的生产二醇衍生物的方法为通过水解α-羟基羧酸酯生产α-羟基羧酸的方法，所述α-羟基羧酸酯通过在其中负载了金属的催化剂(在下文中往往称为“负载型金属催化剂”)的存在下使(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇与氧气反应得到
1.负载型金属催化剂
(1)催化活性成分
本发明使用的催化剂为其中将作为活性成分的金属负载在载体上的催化剂，即，负载型金属催化剂。
对作为活性成分的金属没有特定的限制，但优选贵金属。贵金属的例子如金、钯、钌、铑、铱、铂等。在第二发明中，特别优选金、钯和钌中的至少一种。
本发明使用的催化剂包含上述贵金属作为必要成分，并且另外还可包含选自第四到第六周期的2B族、3B族、4B族、5B族、和6B族元素、和第四周期的第八族元素中的至少一种元素作为活性成分(在下文中这些元素往往称为“第二元素”)。第二元素的具体例子为：2B族元素如Zn、Cd和Hg，3B族元素如Ga、In和Tl，4B族元素如Ge、Sn和Pb，5B族元素如As、Sb和Bi，6B族元素如Se、Te和Po，第八族元素如Fe、Co和Ni等。对于本发明使用的催化剂，优选至少包含Pb作为第二元素的催化剂。例如，可有利地使用其中金属微粒在载体上支持的催化剂，其中金属微粒包含Pb和至少一种选自Au、Pd和Ru的活性成分。
对于作为活性成分的金属，可单独使用一种上述贵金属、或可使用两种或多种贵金属。在使用两种或多种贵金属的情况中，只要可以得到本发明的效果，部分或全部可形成合金、金属间化合物等。
此外，在作为活性成分的金属包含贵金属和第二元素的情况中，只要可以得到本发明的效果，部分或全部可形成合金、金属间化合物等。贵金属和第二元素通常作为微粒支持在载体上。只要在不损害本发明效果的范围内，本发明使用的催化剂可包含不同于贵金属和第二元素的杂质或元素。
只要可以得到预定的催化活性，对构成活性成分的金属粒子的粒径没有限制，但平均粒径通常最大为约10nm，优选最大为约6nm，更优选最大为约5nm，特别优选为约1nm到5nm。如果设定平均粒径在这种范围内，则可以更可靠地得到优异的催化活性。对平均粒径的下限没有特定的限制，但从物理稳定性的角度看，优选为约1nm。
需要指出的是，对于本发明中的金属粒子的平均粒径，使用透射电子显微镜(TEM)观察载体上的120个任意挑选的金属粒子，并从其中排除(1)10个最大的粒子，和(2)10个最小的粒子，即总共20个粒子，然后平均粒径表示剩余的100个粒子的粒径的算术平均值。此外，在本发明中，优选金属粒子的粒径分布的最大值为约1nm到6nm，特别优选为1nm到5nm。优选粒径分布窄，优选上述120个粒子的粒径的标准偏差最大为约2，特别优选最大为约1.5。
催化剂中金属活性成分的负载量可根据最终产品的应用、载体类型等适当地决定，但通常优选每100重量份载体为约0.01到20重量份，特别优选0.1到10重量份。
(2)载体
对于载体没有特定的限制，有可能使用通常用作催化剂载体的那些。例如，可使用市售的载体。此外，还可以使用由公知的生产方法得到的载体。可给出多种载体作为例子，如无机氧化物如金属氧化物(二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化镁等)、混合的金属氧化物(二氧化硅/氧化铝、二氧化钛/二氧化硅、二氧化硅/氧化镁等)、沸石(ZSM-5等)和中孔硅酸盐(MCM-41等)；天然矿物质(粘土、硅藻土、浮石等)和碳材料(活性炭、石墨等)，这其中优选无机氧化物。
在本发明中，可优选使用包括氧化物的无机氧化物载体，所述氧化物含至少一种选自Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La和Ce的元素。上述氧化物可为其中单种元素的两种或多种氧化物混合在一起的混合氧化物，或可为复合氧化物(或复合的氧化物)。优选包含至少一种选自Si、Al、Ti和Zr的元素的氧化物作为无机氧化物载体。
对生产载体的方法没有限制，可使用公知的生产方法。例子为浸渍法、共沉淀法、离子交换法、气相沉积法、捏和法、水热合成法等。
例如，无机氧化物载体的得到可使用其中将水溶性化合物的水溶液浸渍到二氧化硅中、然后锻烧得到的浸渍体的方法，所述水溶性化合物包含Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La和Ce中的至少一种。使用这种无机氧化物载体，可更可靠地负载构成催化活性成分的微粒，此外，由于与微粒的协同作用，可得到更高的催化活性。
对上述载体生产方法中使用的化合物没有限制。其例子包括无机化合物如硝酸盐、硫酸盐和氢氧化物；和有机化合物如羧酸盐、醇盐和乙酰丙酮化物。
只要化合物为水溶性的，对上述水溶性化合物也没有限制。例子为无机酸盐如硫酸氧钛、硝酸氧锆、硝酸锌、硝酸镧、硝酸铁、硝酸镍和硝酸铝；和有机酸盐如正丁醇钛、乙酰丙酮化钛、乙酰丙酮化锆、乙酸铅和乙酸镁。这些盐可为无水物或为水合物的形式。此外，可根据使用的水溶性化合物的类型等适当地设定上述水溶液的浓度。
对浸渍到二氧化硅中的上述水溶液的量没有限制，但所述量通常优选每100重量份二氧化硅为约1到20重量份。
在本发明中，优选无机氧化物载体为多孔的，具体地，优选其比表面积(BET法)最小为约50m2/g，更优选最小为约100m2/g，最优选为约100到800m2/g。对载体的形状或尺寸没有限制，其可根据最终产品的应用等适当决定。
2.生产催化剂的方法
只要可以提供上述负载型载体，对第二发明中使用的催化剂的生产方法没有限制。例如，可使用与第一发明相同的催化剂生产方法适当地生产催化剂。
3.α-羟基羧酸酯的水解
在第二发明中，将使用第一发明的生产方法得到的α-羟基羧酸酯水解，从而得到α-羟基羧酸。
可在纯化α-羟基羧酸酯之后进行水解步骤。通过水解，α-羟基羧酸酯包含的作为杂质的乙二酸二甲酯和乙二醇变成乙二酸、甲醇和乙二醇。乙二酸和甲醇可使用公知的纯化方法如蒸馏容易地除去。
只要已经得到α-羟基羧酸酯，对于α-羟基羧酸酯的水解没有特定的限制，所述α-羟基羧酸酯通过在使用的负载型金属催化剂的存在下使(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇作为原料与氧气反应得到，并有可能使用公知的条件。
在本发明中，水解是指其中通过使α-羟基羧酸酯与水一起反应生成α-羟基羧酸和醇的反应。对于进行水解的方法没有特定的限制，有可能使用已知的方法。
反应温度通常为约30℃到150℃，优选为约50℃到120℃。水和α-羟基羧酸酯的摩尔比(水/α-羟基羧酸酯)通常为约1/1到50/1，更优选为约3/1到20/1。此外，如果需要，可使用催化剂，优选使用酸催化剂。
α-羟基羧酸酯的水解反应为平衡反应。因此，通过从体系中除去副产物醇使得平衡向产物方面移动，因此使水解更容易地进行。因此适合的反应方法如反应蒸馏等，例子为其中在水的存在下进行反应蒸馏的方法。如果使用了反应蒸馏方法，则可通过汽-液接触使α-羟基羧酸酯水解得到α-羟基羧酸，此外，可将作为副产物的醇(在下文中往往称为“副产物醇”)从体系蒸除。因此可有效地进行水解反应。
对于在反应蒸馏过程中水与α-羟基羧酸酯的摩尔比(水/α-羟基羧酸酯)没有特定的限制，并且可设定这一摩尔比以适合于反应蒸馏的反应条件，然而这一摩尔比通常为约1/1到50/1，更优选约3/1到20/1。
对于上述水解，为进一步促进反应，如果需要，可以在酸的存在下进行反应蒸馏。对于这种酸没有特定的限制，有可能使用公知的均质酸催化剂或非均质酸催化剂。具体地，例子为无机酸如盐酸、硫酸和磷酸，有机酸如乙酸，固体酸如活性氧化铝、二氧化硅-氧化铝和沸石等。这些酸之一可以单独使用，或两种或多种组合使用。对于将酸加入到α-羟基羧酸酯的方法没有特定的限制。此外，也可使用α-羟基羧酸，具体为目标物质的α-羟基羧酸(如在α-羟基乙酸甲酯的情况中为α-羟基乙酸)作为上述酸。在使用目标物质α-羟基羧酸作为酸的情况中，有可能更容易和廉价地生产高纯度的α-羟基羧酸。
在进行上述反应蒸馏之后，为蒸除水，如果需要，可在与水形成共沸组合物的有机溶剂(共沸剂)的存在下进行反应蒸馏。对于有机溶剂没有特定的限制，例如环己烷、乙酸正丙酯等。在有机溶剂的存在下，进行反应蒸馏，通过形成共沸组合物而除去水(即，通过进行共沸脱水操作)之后，可以得到更高纯度和更高粘度的α-羟基羧酸。
对于反应蒸馏装置没有特定的限制，例如，该装置可具有内置于装置中的气相段的结构，并连续地分离除去生成的副产物醇(低沸点组分)到气相部分。对于反应蒸馏装置，适合的为例如通常使用的多种类型的蒸馏装置，更具体地说，分批式蒸馏设备如多级蒸馏塔或连续式蒸馏装置。也就是说，如果需要，α-羟基羧酸酯的反应蒸馏可以连续地进行。
在反应蒸馏装置为多级蒸馏塔的情况中，对于蒸馏塔中的级数、反应条件(操作条件)如反应温度和反应压力、液体的停留时间、回流比、和液体滞留量没有特定的限制，例如，可采用与副产物醇共同蒸除的水的量不过量的(即，使水不被过度蒸除)的级数和反应条件，这些可实验上或理论上决定。然而，需要指出的是，如果使级数和回流比极低，则反应效率会下降，由此可能变得难以有效地生产α-羟基羧酸。此外，如果使级数和回流比极高，则当工业上实施本发明的生产方法时，装置(设备)会变得过大，其在经济上是不利的。
对于多级蒸馏塔，优选具有除了塔顶(最上级)和塔底(最下级)之外至少为3级的蒸馏塔。对于这种蒸馏塔，适合的为通常使用的蒸馏塔，例如由填充材料如腊希环、鲍尔环、联锁鞍形填料、狄克松环、麦克马洪填料或苏采尔填料填充的填充塔，或使用塔板如泡罩塔板、筛板塔板或浮阀塔板的板式塔。
此外，也可使用兼备塔板和填料材料层的复合式蒸馏塔。上述级数在板式塔的情况中表示塔板数，在填充塔的情况中表示理论级数。
在使用分批式蒸馏装置作为反应蒸馏装置进行反应蒸馏的情况中，将α-羟基羧酸酯、水、和如果需要的酸和/或有机溶剂加入到装置的蒸发器中，然后加热得到的混合液体直到反应温度(蒸馏温度)，从而进行水解，同时从装置的塔顶蒸除副产物醇。因此，包含α-羟基羧酸的水溶液留在蒸发器中。
在使用连续式蒸馏装置作为反应蒸馏装置进行反应蒸馏的情况中，例如将包含α-羟基羧酸酯、水、和如果需要的酸和/或有机溶剂的混合液体连续地进料到装置的中段(不同于塔底和塔顶的中间段)，并同时使混合的液体经过反应蒸馏，并从装置的塔顶连续地蒸除副产物醇，而从装置的塔底连续地排出包含α-羟基羧酸的水溶液。对于将α-羟基羧酸酯、水、酸和有机溶剂进料到连续式蒸馏装置的方法没有特定的限制，可将这些组分单独进料到装置中。因此可将组分分别进料到装置的不同的级中。
需要指出的是，为了有效地进行反应蒸馏，优选设定进料低沸点组分的级比进料高沸点组分的级低。此外，在使用酸的情况中，其中存在酸的区域(级)越多，则α-羟基羧酸酯和酸之间的接触频率越大，因此反应效率越高。因此，优选在连续式蒸馏装置中在尽可能高的级进料酸。此外，可以使上述组分以液态进料，或以气态进料，或可以以气-液混合态进料。需要指出的是，在酸为固体酸(非均质酸催化剂)的情况中，例如，可将酸预先填充到连续式蒸馏装置中，代替一些或所有的填料。此外，为容易地从体系除去副产物醇，可从连续式蒸馏装置的底部引入对α-羟基羧酸酯、α-羟基羧酸等为惰性的气体(氮气等)。
对于反应蒸馏过程中的反应条件没有特定的限制，其可根据α-羟基羧酸酯的类型等设定，但优选反应温度最低为副产物醇的沸点，但不高于水的沸点。如果反应温度低于副产物醇的沸点，则不可能有效地蒸除副产物醇。另一方面，如果反应温度高于水的沸点，则水会被过度蒸除，因此不可能有效地进行反应蒸馏。此外，有产生副反应如α-羟基羧酸酯或α-羟基羧酸的分解反应的危险。需要指出的是，在酸为无机酸或有机酸(均质酸催化剂)的情况中，可以从α-羟基羧酸分离酸，并从而使用公知的方法如蒸馏回收。
当通过使用上述反应蒸馏水解α-羟基羧酸酯得到α-羟基羧酸时，副产物基本上为唯一的副产物。因为副产物醇被蒸除，可容易地进行α-羟基羧酸的分离和纯化。根据上述方法，以水溶液形式得到高纯度α-羟基羧酸。
根据所需的形式，可进一步处理得到的α-羟基羧酸水溶液。α例子为(1)其中进行浓缩以得到高浓度水溶液(如约70重量％以上羟基乙酸)的方法，(2)其中通过如结晶、过滤和干燥等步骤得到α-羟基羧酸结晶固体的方法。
浓缩α-羟基羧酸水溶液的方法的例子为例如其中在水解步骤之后直接加热α-羟基羧酸水溶液从而蒸除水的方法。如果需要，可在减压下进行浓缩。
使α-羟基羧酸结晶的方法的例子为其中蒸除水、同时加热直到α-羟基羧酸开始结晶为固体、然后通过冷却到约室温进行结晶的方法。可使用公知的固液分离方法如过滤容易地分离得到的晶体。
此外，在使用有机溶剂进行共沸脱水蒸除水的情况中，可以得到更高纯度和更高浓度的α-羟基羧酸。
如上获得的α-羟基羧酸基本上不含作为杂质的甲醛或氯气。这是因为，在本发明中，既不使用甲醛作为原料，也不使用氯气作为原料，并且此外在反应中几乎没有甲醛或氯气生成。根据本发明，可以提供的α-羟基羧酸(如羟基乙酸)中甲醛和氯气的含量至多为约1重量ppm，优选至多为约100重量ppb，更优选至多为约10重量ppb。
使用本发明的生产方法得到的α-羟基羧酸可有利地用于公知的应用，例如作为聚合单体，即，用作多种合成树脂如聚-α-羟基羧酸的原料。在这种α羟基羧酸中，可有利地使用羟基乙酸，例如作为锅炉防垢剂、鞣剂、螯合剂、用于清洗印刷电路板的金属清洗剂等，或作为锅炉用结垢抑制剂等，或作为多种产物如药物、农用化学品、化妆品和有机化学药品的中间体，或作为合成聚酯、聚合物表面活性剂等的原料。使用本发明生产方法得到的羟基乙酸不含杂质如甲醛、含氯化合物和甲氧基乙酸，因此可特别适合用于其中直接接触人体的应用，如用于化妆品。
根据第二发明的生产方法，可以得到基本上不含甲醛和氯气的羟基乙酸。
此外，可以得到基本上不含甲氧基乙酸的羟基乙酸。
常规的高纯度羟基乙酸价格昂贵，使用复杂的方法如结晶纯化。根据第二发明的生产方法，可以廉价地得到高纯度的α-羟基羧酸如羟基乙酸。
根据第二发明的方法，因此有可能以低成本得到羟基乙酸低聚物、乙交酯、和高分子量聚羟基乙酸。
在第二发明的方法中，如果乙二醇用作1，2-二醇，则可以得到包含很少乙二醇的羟基乙酸。
<第三发明>
第三发明的生产二醇衍生物的方法涉及生产聚羟基乙酸或乙交酯的方法。
具体地，生产聚羟基乙酸的方法(以下的“II”)为通过使第一发明得到的α-羟基羧酸酯经过缩聚生产聚羟基乙酸的方法。此外，还包括使第二发明得到的α-羟基羧酸经过缩聚生产聚羟基乙酸的方法。
生产乙交酯的方法(以下的“III”)为通过使第一发明的α-羟基羧酸酯经过缩聚生产聚羟基乙酸、然后通过使聚羟基乙酸解聚生产乙交酯的方法。此外还包括使第二发明得到的α-羟基羧酸缩聚、然后通过使聚羟基乙酸经过解聚生产乙交酯的方法。
I.聚羟基乙酸
在本发明中，聚羟基乙酸是指具有其中的至少三个羟基乙酸骨架连接在一起的聚酯结构的高分子化合物。可根据应用等适当地选择本发明中聚羟基乙酸的分子量，但是通常为约200到1,000,000。在本发明中，聚羟基乙酸还包括具有相对低分子量的聚羟基乙酸，即所谓的羟基乙酸低聚物。
在本发明中，缩聚是指其中α-羟基羧酸酯和/或α-羟基羧酸通过分子间反应，经历脱醇缩合或脱水缩合的缩聚反应，从而生产高分子量聚合物如聚羟基乙酸。
II.聚羟基乙酸的生产方法
以下描述的为通过使α-羟基羧酸或其酯经过缩聚生产聚羟基乙酸的方法。在以下描述中，以羟基乙酸或羟基乙酸酯作为α-羟基羧酸或其酯的例子。
II-(i)使羟基乙酸酯或羟基乙酸经过缩聚生产聚羟基乙酸的方法
本发明包括通过使羟基乙酸酯和/或羟基乙酸经过缩聚生产高分子量聚羟基乙酸的方法。
更具体地说，本发明包括羟基乙酸酯经过缩聚生产聚羟基乙酸的方法，通过在负载型金属催化剂的存在下用分子氧氧化作为原料的乙二醇和伯醇，得到所述羟基乙酸酯。
此外，本发明包括具有以下步骤的生产聚羟基乙酸的方法：
(1)通过在负载型金属催化剂的存在下用分子氧氧化作为原料的乙二醇和伯醇，生产羟基乙酸酯的步骤；
(2)水解以上步骤(1)中得到的羟基乙酸酯的步骤；和
(3)使用步骤(2)中得到的包含羟基乙酸的产物进行缩聚的步骤。
除了羟基乙酸之外，以上步骤(2)中得到的产物可能包含可形成聚羟基乙酸的化合物，如羟基乙酸酯。例如，在步骤(2)中可能包含未反应的羟基乙酸酯，或除了步骤(2)中得到的产品之外，可加入可形成聚羟基乙酸的化合物，如羟基乙酸酯。此外，还可能使羟基乙酸酯部分水解为羟基乙酸，然后使用包含羟基乙酸酯和羟基乙酸的混合物进行缩聚得到聚羟基乙酸。
在羟基乙酸和羟基乙酸酯都存在的情况中，对于两者的比例没有特定的限制，但羟基乙酸酯与羟基乙酸的重量比通常为约1∶0.1到1∶10，优选约1∶0.2到1∶8。
只要使用第一发明或第二发明的方法得到的羟基乙酸酯和/或羟基乙酸作为原料，对于生产聚羟基乙酸的条件没有特定的限制；对于缩聚过程中的反应条件等，可根据所需的分子量等使用公知的条件。
对于使用以上II-(i)的生产聚羟基乙酸的方法得到的聚羟基乙酸的重均分子量没有特定的限制，通过改变是否使用溶剂、溶剂的类型、催化剂的类型和用量、反应温度、反应时间、蒸除溶剂的处理方法等得到不同的重均分子量。可根据应用等适当地选择聚羟基乙酸的重均分子量。例如，在使用聚羟基乙酸作为具有气体屏蔽能力、机械强度等的材料如膜、板或成型材料的情况中，聚羟基乙酸的重均分子量通常为约5,000到1,000,000，优选为约10,000到700,000。在使用聚羟基乙酸作为随后所述经过聚羟基乙酸的缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的方法中的原料的情况中，其重均分子量通常优选为200到150,000，更优选1,000到100,000。
在使用第一发明或第二发明的方法得到的羟基乙酸或羟基乙酸酯中，会引起聚合终止的杂质(如甲氧基乙酸、二甘醇酸、乙二醇化合物等)的含量低，因此容易得到高分子量的聚羟基乙酸。
对于使用的羟基乙酸烷基酯，优选其中烷基具有1到4个碳原子的那些羟基乙酸烷基酯。适合的羟基乙酸烷基酯的具体例子为羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸正丙酯、羟基乙酸异丙酯、羟基乙酸正丁酯、羟基乙酸异丁酯、羟基乙酸叔丁酯等。因为容易除去醇，特别优选羟基乙酸甲酯和羟基乙酸乙酯。可单独使用一种羟基乙酸烷基酯，或两种或多种组合使用。
除了含有羟基乙酸烷基酯之外，聚羟基乙酸的原料还可含有共聚单体。共聚单体的例子为环状单体如乙二酸亚乙酯、丙交酯、内脂(如β-丙内酯、β-丁内酯、新戊内酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、β-甲基-δ-戊内酯、ε-己内酯)、碳酸亚丙酯和1，3-二氧杂环己烷；羟基羧酸如乳酸、羟基乙酸、3-羟基丙酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸和6-羟基己酸，及其烷基酯；和脂族二醇和脂族二羧酸或其烷基酯的基本上等摩尔的混合物，脂族二醇如乙二醇、丙二醇、或1，4-丁二醇，脂族二羧酸如丁二酸或己二酸；可以加入这些的两种或多种。只要这一量在可以得到具有所需性能的聚羟基乙酸的范围内，对于加入的共聚单体的量没有特定的限制。
在羟基乙酸酯和/或羟基乙酸的缩聚反应中，如果需要，可使用催化剂。在使用催化剂的情况中可增加反应速率。对于使用的催化剂没有特定的限制，有可能使用公知的催化剂。例子为元素周期表的第II族、第III族、第IV族和第V族金属及其氧化物和盐。具体例子为金属如锡粉、钛、锌粉、铝、镁和锗，上述金属的金属醇盐如异丙醇钛和叔丁醇钛，金属氧化物如氧化锡(氧化亚锡、二氧化锡)、氧化锑、氧化锌、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化锗和氧化铅，金属卤化物如氯化亚锡、氯化锡、溴化亚锡、溴化锡、氟化锑、氯化锌、氯化镁、氯化铝、氯化钛和氯化锗，硫酸盐如硫酸锡、硫酸锌和硫酸铝，碳酸盐如碳酸镁和碳酸锌，有机酸盐如乙酸锡(乙酸亚锡、乙酸锡)、辛酸锡、乳酸锡、乙酸锌和乙酸铝，有机磺酸盐如三氟甲磺酸锡、三氟甲磺酸锌、三氟甲磺酸镁、甲磺酸锡和对甲苯磺酸锡等。其它例子为上述金属的有机金属氧化物如氧化二丁锡和四苯基锡，上述金属的烷基金属如二乙基锌，离子交换树脂如Dowex和amberlite，等。可单独使用一种催化剂，也可一起使用两种或多种。优选使用锡化合物和钛化合物作为催化剂。对于催化剂的使用量没有特定的限制，但这一量通常相对于使用的羟基乙酸酯为约0.0001到10重量％。从经济的观点优选0.001重量％到2重量％。通过使催化剂的量在这种范围内，可更可靠地缩短聚合时间。此外，可生产没有着色的聚合物。
在使用这种催化剂的情况中，可加入公知的着色防止剂，着色防止剂的例子为磷化合物等。磷化合物的例子为磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、多磷酸单乙酯、多磷酸二乙酯、焦磷酸、焦磷酸三乙酯、焦磷酸六甲基酰胺、亚磷酸、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯等。这些磷化合物可单独使用，或两种或多种组合使用。对加入的磷化合物的量没有特定的限制，但这一量以催化剂中每1当量金属原子计，以磷原子的换算量表示通常为0.1到10当量，优选约0.3到3当量。通过使加入的磷化合物的量在这种范围内，可更可靠地防止着色。或者，可以不抑制缩聚反应而更可靠地防止着色。可将磷化合物直接加入到反应体系，或者在将其溶解或分散在适当的液体中之后加入。磷化合物可一次加入，或分成几部分加入。可在任何时候将磷化合物加入到反应体系，直到缩聚反应基本上完成。
从羟基乙酸酯生产聚羟基乙酸的反应为脱醇的缩合反应，因此，优选在进行反应的同时除去生成的醇。此外，从羟基乙酸生产聚羟基乙酸的反应为脱水反应，因此优选在进行反应的同时除去生成的水。对于除去生成的水和醇的方法没有特定的限制，有可能使用公知的方法。例子为其中通过使惰性气体如氮气、氩气或氦气通过反应体系除去水或醇的方法；其中通过在减压下进行反应除去水或醇的方法；其中在有机溶剂的存在下进行反应的方法，使用共沸将有机溶剂和生成的水和醇一起蒸除；等。此外，可在减压下在惰性气体流下除去水或醇。
优选羟基乙酸酯或羟基乙酸的缩聚反应在溶剂的存在下进行，虽然不必需使用溶剂。在有机溶剂中进行反应的情况中，在有机溶剂中进行羟基乙酸酯的脱醇缩合反应或羟基乙酸的脱水缩合反应，并可将生成的水或醇与有机溶剂一起从反应体系蒸除。此外，随着上述将水或醇和有机溶剂从反应体系蒸除，可进行反应并同时引入有机溶剂作为补充溶剂，引入的有机溶剂包含比存在于蒸除的有机溶剂中更少量的水或醇。
对于缩聚反应中使用的有机溶剂，优选与生成的水或醇可共沸的溶剂，虽然可使用不具有这种共沸的溶剂。此外，有机溶剂可为与生成的水或醇分离的溶剂，或可为不与生成的水或醇分离的溶剂。有机溶剂的具体的例子为烃溶剂，如甲苯、二甲苯和均三甲苯；卤代溶剂，如氯苯、溴苯、碘苯、二氯苯、1，1，2，2-四氯乙烷和对氯甲苯；酮溶剂，如3-己酮、苯乙酮和二苯甲酮；醚溶剂，如二丁醚、苯甲醚、苯乙醚、邻二甲氧苯、对二甲氧苯、3-甲氧基甲苯、二苄醚、苄基苯基醚和甲氧基萘；硫醚溶剂，如二苯硫醚和茴香硫醚；酯溶剂，如苯甲酸甲酯、邻苯二甲酸甲酯和邻苯二甲酸乙酯；二苯醚型溶剂，如未被取代的二苯醚、烷基取代的二苯醚(如4-茴香醚、3-茴香醚、3-苯氧基甲苯等)、卤素取代的二苯醚(4-溴苯基醚、4-氯苯基醚、4-溴二苯醚、4-甲基-4′-溴二苯醚等)、烷氧基取代的二苯醚(4-甲氧基二苯醚、4-甲氧基苯基醚、3-甲氧基丙基醚、4-甲基-4′-甲氧基二苯醚等)和环状二苯醚(二苯并呋喃、呫吨等)；和聚烷撑二醇，如聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇。这些溶剂中的一种可单独使用，或两种或多种作为混合溶剂使用。特别优选烷基-芳基醚型溶剂和二苯醚型溶剂。聚烷撑二醇单醚的具体例子为例如聚烷撑二醇单烷基醚，包括聚乙二醇单烷基醚如聚乙二醇单丙基醚、聚乙二醇单丁基醚、聚乙二醇单己基醚、聚乙二醇单辛基醚、聚乙二醇单癸基醚和聚乙二醇单月桂基醚，和其中由亚丙基氧基团或亚丁基氧基团代替上述化合物中的亚乙基的聚丙二醇单烷基醚和聚丁二醇单烷基醚。对于溶剂的用量没有特定的限制，但这一量通常为使得到的聚合物的浓度为约10重量％到80重量％。
将在羟基乙酸或羟基乙酸酯的缩聚反应中生成的水或醇从使用有机溶剂的反应体系蒸除的优选的方法的例子为其中使用共沸将有机溶剂和水或醇一起蒸除的方法。在使用吸附剂等除去至少一些溶解的水或醇或通过蒸馏等降低水或醇的量之后，也可使蒸除的有机溶剂可返回到反应体系中。此外代替使用共沸蒸除的有机溶剂，可引入包含很少水或醇的新的有机溶剂。此外，也可能在反应的开始时使用减压除去水或醇，并随后从包含有机溶剂的反应混合物除去一些有机溶剂，从而使反应混合物中的水或醇的量为预定值。
对于其它的实施方案，还包括其中预先引入过量溶剂并只通过排出溶剂除去水或醇的方法、其中使用另外的溶剂干燥反应溶剂的方法等。此外，作为一种变形例，水或醇可仍以液体的形式与反应溶剂除去。此外，对于本发明的反应温度，为使溶剂与水或醇共沸，即使沸点下降，也优选反应在预定温度下进行。
在羟基乙酸或羟基乙酸酯的缩聚反应中，通过使用吸附剂等从有机溶剂除去生成的水或醇，可更容易得到具有高平均分子量的聚羟基羧酸。这种吸附剂的例子为分子筛，如分子筛3A、分子筛4A、分子筛5A和分子筛13X。
可根据聚合物的生产速率、生成的聚合物的热分解速率适当地设定羟基乙酸或羟基乙酸酯缩聚反应的温度，这一温度通常为约80℃到220℃，优选约110℃到200℃。缩合反应通常在常压下所用有机溶剂的蒸馏温度下进行，为使反应温度在优选的范围，在使用高沸点有机溶剂的情况中，反应可以在减压下进行。另一方面，在使用低沸点有机溶剂的情况中，反应可以在加压下进行。
只要可以得到具有所需分子量的聚羟基乙酸，对于反应时间没有特定的限制，有可能根据使用的单体、催化剂和溶剂等适当地设定反应时间。反应时间通常为约1到60小时，优选约2到48小时。
通过使温度在上述范围内，可以以适当的速率更可靠地进行缩聚反应。此外，可以更可靠地得到无色的聚羟基乙酸。在整个反应过程中缩聚温度不必需恒定，而是可使用可变的温度条件，其中随着羟基乙酸烷基酯或羟基乙酸转化为高分子量化合物，温度逐渐升高。
优选羟基乙酸或羟基乙酸酯的缩聚反应在惰性气体气氛下进行，以使潮气不会从体系外进入体系，并可能进行缩聚反应同时进行惰性气体置换或同时用惰性气体鼓泡。可通过连续操作或通过分批操作进行缩合反应。此外，溶剂的脱水或脱醇和溶剂的引入也可通过连续操作或通过分批操作进行。
在缩聚反应完成之后，可使用公知的方法作为处理方法，以得到所需的聚羟基乙酸。例子为其中使反应液体逐渐冷却、同时加入溶剂并搅拌，从而使聚羟基乙酸结晶出来、用酸等洗晶体以使溶剂的量少于10ppm、然后进行中和、过滤和干燥的方法。
在生成作为副产物的醇的情况中，可以回收醇，并作为生产羟基乙酸酯步骤中的原料重复使用。在重复使用醇的情况中，如果需要，可进行纯化，如除去水。
II-(ii)通过使聚羟基乙酸经过缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的方法
本发明生产聚羟基乙酸的方法包括使羟基乙酸酯缩聚得到的聚羟基乙酸经过进一步缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的方法，所述羟基乙酸酯通过在负载型金属催化剂的存在下用分子氧氧化作为原料的乙二醇和伯醇而得到。
对于生产II-(ii)的聚羟基乙酸的方法，只要用作原料的聚羟基乙酸为使用以上II-(i)中所述方法得到的聚羟基乙酸，对于使聚羟基乙酸经过缩聚的条件没有特定的限制，有可能使用公知的条件。聚羟基乙酸的形式可为任何选择的形式，如块、小球、粒子或粉末，但优选通过粉碎等使聚羟基乙酸为细粒，从而增加表面积和促进反应。
可根据是否使用溶剂、溶剂的类型、催化剂的类型和量、反应温度、反应时间、蒸除溶剂的处理方法等变化适当地设定由II-(ii)的生产聚羟基乙酸的方法得到的聚羟基乙酸的重均分子量。可根据应用等适当地选择聚羟基乙酸的重均分子量，但通常为约50,000到1,000,000，优选约100,000到700,000。
聚羟基乙酸缩聚反应的例子包括固相聚合、熔体聚合等。
使聚羟基乙酸经过固相聚合的方法的例子为其中加热到比聚羟基乙酸的玻璃化转化温度更高的温度但比熔点更低的温度，从而进行固相聚合，生产聚羟基乙酸。固相聚合通常在惰性气体气氛中、或减压下、或在惰性溶剂中进行。
在固相聚合中，如该术语所示，在保持聚羟基乙酸为固态下进行聚合反应。因此固相聚合中反应温度的上限由聚羟基乙酸的熔点决定。固相聚合的反应温度通常最高为约(M-5)℃，优选最高为约(M-10)℃(M：聚羟基乙酸的熔点)。通过在这种温度范围内进行反应，可更可靠地抑制副反应，由此可以生产高分子量的聚羟基乙酸酯。此外可更可靠地生产无色的聚羟基乙酸。固相聚合的反应温度优选为约100℃到230℃，更优选为约150℃到220℃。
在固相聚合反应过程中熔点升高的情况中，由于分子量增加和退火效应，固相聚合反应温度可阶段性升高。然而，即使在这种情况下，也要控制反应温度为低于当时聚羟基乙酸熔点的温度，优选最高为(M-5)℃，更优选最高为(M-10)℃(M：聚羟基乙酸的熔点)。固相聚合通常通过将聚羟基乙酸在惰性气体如氮气或氩气的气氛下、减压下、或在惰性溶剂如液体石蜡中加热到预定温度进行。因此，可以避免不希望的副反应，由此更容易使其分子量高。
可以在没有催化剂存在下进行聚合反应，但如果需要，可以加入催化剂。催化剂的例子为锡系催化剂如氯化亚锡、氯化锡、硫酸亚锡、氧化亚锡、二氧化锡、四苯基锡、辛酸亚锡、乙酸亚锡和乙酸锡；钛系催化剂如四氯化钛、钛酸异丙酯和钛酸丁酯；锗系催化剂如金属锗、四氯化锗和氧化锗；金属氧化物型催化剂如氧化锌、三氧化锑、氧化铅、氧化铝和氧化铁，等。这些聚合催化剂的每种可单独使用，或两种或多种组合使用。
在使用聚合催化剂的情况中，优选每100重量份聚羟基乙酸加入的催化剂的比例为0.001到2重量份，更优选约0.005到0.5重量份。通过使催化剂的比例在这种范围内，可更可靠地充分缩短聚合时间。此外，可更可靠地得到无色的聚合物。可将催化剂直接加入到反应体系中，或使其溶解于适当的液体中、或与适当的液体混合之后加入。催化剂可以一次加入或分成几部分加入。可在任何时候将催化剂加入到反应体系中，直到聚合反应基本上完成。
在使用聚合催化剂的情况中，可使用磷化合物作为着色防止剂。这种磷化合物的例子包括磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、多磷酸单乙酯、多磷酸二乙酯、焦磷酸、焦磷酸三乙酯、焦磷酸六甲基酰胺、亚磷酸、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯等。这些磷化合物的每种可单独使用，或两种或多种组合使用。以催化剂中每1当量的金属原子计，磷化合物用磷原子表示通常为0.1到10当量，更优选0.3到3当量。如果加入的量太少，则只有很少的防止着色效果，而如果加入的量太多，则反应变慢。可将磷化合物直接加入到反应体系中，或使其溶解和分散于适当的液体中之后加入。磷化合物可以一次加入或分成几部分加入。可在任何时候将磷化合物加入到反应体系中，直到聚合反应基本上完成。
通过固相聚合可以得到重均分子量至少为150,000的高分子量聚羟基乙酸。为使其稳定和表现出充分的用于膜或用于任何多种成型制品的机械性质，需要聚羟基乙酸具有充分高的分子量。优选通过固相聚合得到的聚羟基乙酸具有至少200,000的重均分子量。
III.生产乙交酯的方法
本发明包括使用以上项目II中得到的聚羟基乙酸生产乙交酯的方法。
本发明包括通过使聚羟基乙酸解聚生产乙交酯的方法。对于生产本发明的乙交酯的方法没有特定的限制，只要用作原料的聚羟基乙酸为使用以上项目II中所述方法得到的聚羟基乙酸。对于聚羟基乙酸解聚时的反应条件等，可使用公知的条件。例子为其中通过加热由固态聚羟基乙酸熔融生产熔液、并在减压下使解聚产物即乙交酯从熔融的液相表面蒸发并将其收集的方法；其中将一些或全部聚羟基乙酸溶解于有机溶剂、在减压下或惰性气体流下进行解聚、并使生成的乙交酯与有机溶剂蒸除的方法；其中使聚羟基乙酸经过固相解聚的方法等。
可根据反应条件等适当地设定用于生产乙交酯的聚羟基乙酸的分子量。聚羟基乙酸的分子量以重均分子量表示为约5,000到150,000，优选8,000到100,000。可使聚羟基乙酸为任何选择的形式，如块、小球、粒子或粉末，但优选通过粉碎等使聚羟基乙酸为细粒，由此增加表面积和促进反应。
当使聚羟基乙酸解聚时，如果需要，可使用公知的催化剂。例子为锡化合物、锑化合物等。
在使聚羟基乙酸通过固相解聚生成乙交酯的情况中，反应温度通常为约180℃到280℃，优选为约210℃到250℃。通过使反应温度在这种范围内，可以以更高收率生产乙交酯，这从可操作性的立场看也是优选的。
在其中将一些或全部聚羟基乙酸溶解于有机溶剂中、进行解聚、并使生成的乙交酯与有机溶剂蒸除的情况中，对于使用的有机溶剂，优选使用极性有机溶剂，特别优选使用沸点为约200℃到400℃的极性有机溶剂。这种有机溶剂的例子为芳香族二羧酸二酯、脂族二羧酸二酯、聚烷撑二醇二醚等。特别优选聚烷撑二醇二醚。对于聚烷撑二醇二醚，优选聚乙二醇二烷基醚，如三甘醇二甲醚、三甘醇二乙醚、四甘醇二甲醚和四甘醇二乙醚。
对于从相对廉价的原料生产高纯度羟基乙酸酯的常规方法，使用工业级羟基乙酸作为原料，因此必需通过很多步骤如重结晶、低聚、醇解和蒸馏。本发明生产羟基乙酸酯的工艺涉及单步骤反应，并且可经过简单的纯化方法将通过该工艺得到的羟基乙酸酯容易地制成高纯度羟基乙酸酯。因此，通过使用经过上述生产过程得到的羟基乙酸酯和/或通过上述生产过程得到的羟基乙酸作为原料，可容易地生产高纯度聚羟基乙酸，并且具有优异的经济性。
本发明中使用的羟基乙酸酯和羟基乙酸基本上不包含会抑制得到高分子量的杂质。因此，根据本发明，可以容易地得到高质量和高分子量的聚羟基乙酸。因此，根据本发明，有可能生产具有优异性能如气体屏蔽能力和机械强度的聚羟基乙酸。此外，可以不经过乙交酯而生产高质量和高分子量的聚羟基乙酸，因此可以简单和经济地生产聚羟基乙酸。
通常，在经过聚羟基乙酸解聚生产乙交酯的情况中，反应塔底变得非常粘稠，因此难以连续生产。根据本发明，引起反应塔底变得非常粘稠的杂质的量低，因此抑制了反应塔底粘度增加，因此，有可能连续地生产乙交酯。
根据本发明的生产方法，可以得到基本上不包含甲醛和氯气的聚羟基乙酸。
根据本发明的方法，取决于条件，还可以得到具有充分高分子量的聚羟基乙酸。通过本发明方法得到的聚羟基乙酸还是生物可降解的，因此可以有利地用作如医疗材料(缝合线)、通用合成树脂代替物(气体屏蔽膜)等。
优选实施方案
以下给出实施例用于进一步明确本发明的特征。然而，需要指出的是本发明的范围不限于实施例的范围。
在实施例中，使用以下方法进行性能等的测量。
(1)金属微粒的负载量
这使用X射线荧光分析测量。
(2)金属粒子的平均粒径
使用透射电子显微镜(TEM)(HF-2000型，Hitachi，Ltd.，加速电压200kV)，检查粒径，使用附属的X射线分析仪进行粒子的成分分析。
(3)反应产物的定量
使用气相色谱和/或液相色谱对反应液体中的反应产物成分进行定量分析。
(4)转化率、选择率和收率
根据以下方程计算转化率、选择率和收率。
转化率(％)＝(1-B/A)×100
选择率(％)＝{C/(A-B)}×100
收率(％)＝(C/A)×100
(在以上三个方程中，A表示提供的1，2-二醇的摩尔数、B表示反应之后剩余的1，2-二醇摩尔数，和C表示与生成的α-羟基羧酸酯的摩尔数相应的消耗的1，2-二醇的摩尔数)
(5)重均分子量
使用凝胶渗透色谱(柱温40℃，六氟异丙醇溶剂)通过与标准样品(聚甲基丙烯酸甲酯)比较测定。
实施例1-1
<Au催化剂反应实施例，EG+MeOH>
(1)催化剂的制备：Au/Al-SiO2的制备
(i)Al-SiO2载体的生产
将包含硝酸铝的水溶液通过渗透负载到市售的二氧化硅载体(由Fuji Silysia Chemical Ltd.生产，商品名：Cariact)中，使含量以Al2O3的换算量表示为10重量％。然后，蒸除水，并在空气中在600℃下煅烧4小时，从而得到Al-SiO2载体。
(ii)金的负载
在65℃到70℃的范围内，使用0.5N氢氧化钠水溶液设定0.5L的20mmol/L四氯金酸水溶液为pH 7。搅拌下将20g上述Al-SiO2载体加入到水溶液中，然后继续搅拌1小时，同时保持温度为65℃到70℃。然后，将体系静置，除去上清液。向剩余的金固定化材料中加入0.5离子交换水并在室温下进行搅拌5分钟，然后除去上清液，这一清洗过程重复三次。然后过滤，并将如此得到的金固定化材料在100℃下干燥10小时，然后在空气中在400℃锻烧3小时，从而得到其中将金负载到Al-SiO2载体上的催化剂(Au/Al-SiO2)。相对于载体，负载在金固定载体中的金的量为4.2重量％。此外，通过对支持在催化剂上的金微粒粒径的检查，发现几乎所有的金为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到3nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
使用以上(1)中得到的Au/Al-SiO2催化剂进行α-羟基羧酸酯的合成。
将3.1g(50mmol)乙二醇、16g(0.5mol)甲醇、和1.5g上述催化剂加入到旋转搅拌型100mL高压釜中，并密封高压釜。按顺序加入0.2Mpa氮气和0.3Mpa氧气，然后在搅拌下使温度升高到90℃，并使反应进行4小时，同时连续地进料氧气，以使压力保持恒定。然后，进行冷却，并打开高压釜，使用气相色谱分析内容物，发现乙二醇原料的转化率为64.8％，产物羟基乙酸甲酯、羟基乙酸-2-羟甲酯、乙二酸二甲酯、和其它乙二酸化合物(乙二酸等)的选择率分别为82.5％、14.6％、1.2％和0.1％。此外，相对于羟基乙酸甲酯甲酸甲酯和甲酸-2-羟乙酯的摩尔生成比分别为0.24和0.01。
实施例1-2
<Pd催化剂反应实施例，EG+MeOH>
将离子交换水加入到20mL氢氧化四胺钯水溶液(以Pd金属计为20g/L，由Tokuriki Honten Co.，Ltd.生产，[Pd(NH3)4(OH)2)中，使总量为400mL，并加热体系到70℃。搅拌下加入10g实施例1-1中制备的Al-SiO2载体，然后继续搅拌1小时，同时保持温度为70℃。然后，与实施例1-1相同，进行水洗三次。然后过滤，并使如此得到的钯固定化材料在100℃下干燥10小时，然后在空气中在400℃锻烧3小时。煅烧之后将2g钯固定化材料装入玻璃管并维持其温度为350℃，使氢气和氮气的混合气体(氢气与氮气的体积比＝1∶9)以80mL/min的流速经过管2小时。从而得到其中将金属钯负载到Al-SiO2载体上的催化剂(Pd/Al-SiO2)。负载在固定化材料中的钯的量相对于载体为2.8重量％。此外，通过对支持在催化剂上的钯粒子粒径的检查，发现几乎所有的钯为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到4nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
除了使用以上(1)中得到的Pd/Al-SiO2载体催化剂之外，以与实施例1-1中同样的方式合成α-羟基羧酸酯。
通过使用气相色谱分析产物之后，发现乙二醇原料的转化率为50.4％，产物羟基乙酸甲酯的选择率为53.5％。此外，相对于羟基乙酸甲酯，甲酸甲酯的摩尔生成比为1.63。
实施例1-3
<Ru催化剂实施例，EG+MeOH>
将离子交换水加入到34.6g氢氧化四胺钌水溶液(以Ru金属计为0.72重量％，由Tanaka Kikinzoku K.K.生产，[Ru(NH3)4(OH)2)中，使总量为400mL，并加热体系到70℃。搅拌下加入10g实施例1-1中制备的Al-SiO2载体，然后继续搅拌1小时，同时保持温度为70℃。然后，与实施例1-1相同，进行水洗三次。然后过滤，并将如此得到的钌固定化材料在100℃下干燥10小时，然后在空气中在400℃锻烧3小时。煅烧之后，将2g钌固定化材料装入玻璃管并维持其温度为350℃，使氢气和氮气的混合气体(氢气与氮气的体积比＝1∶9)以80mL/min的流速经过管2小时。从而得到其中将金属钌负载到Al-SiO2载体上的催化剂(Ru/Al-SiO2)。负载在固定化材料中的钌的量相对于载体为2.4重量％。此外，通过对支持在催化剂上的钌粒子粒径的检查，发现几乎所有的钌为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到4nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
除了使用以上(1)中得到的Ru/Al-SiO2载体催化剂、和反应温度为100℃之外，以与实施例1-1中同样的方式合成α-羟基羧酸酯。
通过使用气相色谱分析产物之后，发现乙二醇原料的转化率为6.4％，产物羟基乙酸甲酯的选择率为76.2％。此外，相对于羟基乙酸甲酯，甲酸甲酯的摩尔生成比为1.26。
实施例1-4
<Pb-Au合金催化剂反应实施例，EG+MeOH>
(1)催化剂的制备
使用由共沉淀法制备的TiO2-SiO2载体(Ti/Si摩尔比＝8∶2，煅烧温度为600℃，50到250目)，与实施例1-1相同操作，将金负载到载体上，从而得到Au/TiO2-SiO2。
然后，将20g的Au/TiO2-SiO2金固定化材料加入到50mL包含1.835g乙酸铅三水合物的甲醇溶液中，使用蒸发器在80℃下常压除去甲醇，从而使乙酸铅进行浸渍并被负载。然后，将在其上负载有铅的20g金固定化材料装入玻璃管并在400℃加热3小时，同时使氢气和氮气的混合气体(氢气与氮气的体积比＝10∶90)通过玻璃管。从而得到其中将包含金和铅的金属粒子负载到TiO2-SiO2载体上的金合金固定化材料。负载在固定化材料中的金和铅的量相对于载体分别为5.4重量％和4.9重量％。此外，通过对金属粒子粒径的检查，发现几乎所有的金属为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到3nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
使用以上(1)中得到的Pb-Au合金/TiO2-SiO2催化剂进行α-羟基羧酸酯的合成。
将62g(1.0mol)乙二醇、320g(10mol)甲醇、和20g的上述催化剂加入到具有冷凝管的旋转搅拌型1L高压釜中，并密封高压釜。然后，将氧气和氮气的混合气体(体积比10/90)以1L/min的流速吹到液体中，同时使用背压阀设定，以使体系内部压力维持在0.5Mpa，并在进行鼓泡的同时在90℃下反应5小时。
然后，进行冷却，打开高压釜，通过使用气相色谱分析内容物，发现包含0.180mol乙二醇原料，产物羟基乙酸甲酯、羟基乙酸-2-羟乙酯、乙交酯、乙二酸二甲酯、和其它乙二酸化合物(乙二酸等)的含量分别为0.656mol、0.068mol、0.012mol、0.008mol和0.001mol。此外，相对于羟基乙酸甲酯，甲酸甲酯和甲酸-2-羟乙酯的摩尔生成比分别为0.12和0.03。
实施例1-5
<Au/Ti-SiO2催化剂反应实施例，EG+MeOH>
(1)催化剂的制备：Au/Ti-SiO2的制备
(i)Ti-SiO2载体的生产
通过渗透将包含四正丁醇钛的异丙醇溶液负载到市售的二氧化硅载体(有Silysia Chemical Ltd.生产，商品名：Cariact)中，使内容物以TiO2表示为15重量％。然后，蒸除异丙醇并在空气中在600℃下进行煅烧4小时，从而得到Ti-SiO2载体。
(ii)金的负载
除了使用1.5L的14mmol/L四氯金酸水溶液、和此外使用50g上述Ti-SiO2作为载体之外，使用与实施例1-1相同的过程得到其中将金负载到Ti-SiO2载体上的Au/Ti-SiO2载体催化剂。在金固定化材料中负载的金的量相对于载体为5.8重量％。此外，通过对负载到催化剂上的金微粒粒径的检查，发现几乎所有的金为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到3nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
使用以上(1)得到的Au/Al-SiO2催化剂进行α-羟基羧酸酯的合成。
将165g(2.66mol)乙二醇、426g(13.3mol)甲醇、和20g上述催化剂加入到具有冷凝管的旋转搅拌型1L高压釜中，并密封高压釜。然后，将氧气和氮气的混合气体(体积比8/92)以0.8L/min的流速吹到液体中，同时使用背压阀设定，以使体系内部压力维持在1Mpa，并在进行气体鼓泡的同时在110℃下反应6小时。然后，进行冷却，打开高压釜，通过使用气相色谱分析内容物，发现乙二醇原料的转化率为62％，产物羟基乙酸甲酯、羟基乙酸-2-羟乙酯、和羟基乙酸的选择率分别为69摩尔％、20摩尔％和4摩尔％。
实施例1-6
<Au/Ti-SiO2催化剂反应实施例，单独的EG>
将533g(8.58mol)乙二醇、和17g实施例1-5中得到的催化剂加入到具有冷凝管的旋转搅拌型高压釜(1L)中，并密封高压釜。然后，将氧气和氮气的混合气体(体积比10/90)以0.8L/min的流速吹到液体中，同时使用背压阀设定，以使体系内部压力维持为2Mpa，并在进行气体鼓泡的同时在110℃下反应9小时。然后，进行冷却，打开高压釜，通过使用气相色谱分析内容物，发现包含乙二醇原料的转化率为52％，产物羟基乙酸-2-羟乙酯和羟基乙酸的选择率分别为72摩尔％和5摩尔％。
实施例1-7
<从实施例1-4的反应液体中除去乙二酸酯，然后纯化羟基乙酸酯>
在氧化酯化反应之后通过分离催化剂得到的反应液体(404.9g)包含作为剩余原料的乙二醇和甲醇、反应产物、和反应中生成的水。在内容物中，总计含有0.011mol乙二酸酯，即0.008mol(0.92g)乙二酸二甲酯和0.001mol其它的乙二酸化合物(乙二酸等)。
将包含0.013mol(1.44当量)羟基乙酸镁盐的3mL甲醇溶液加入到反应溶液中，然后将所有溶液加入到1L高压釜中，在用氮气清洗之后，使温度升高到80℃并进行搅拌2小时。然后，进行冷却，打开高压釜，从而发现已经生成乙二酸镁的白色沉淀。然后，在过滤后，使用气相色谱和液相色谱分析反应液体，从而发现对应于乙二酸二甲酯和其它乙二酸化合物的信号消失。
然后，在过滤除去乙二酸镁之后，使用薄层蒸馏装置在减压下从得到的溶液蒸除甲醇和水。然后，使用3级玻璃蒸馏塔蒸除羟基乙酸甲酯，塔底温度为70℃到80℃、压力为5torr到10torr。馏出物中羟基乙酸甲酯的纯度大于98重量％，包含的甲醇和水总计为约1.5重量％，但其它杂质的含量低于0.1重量％。乙二酸二甲酯和其它乙二酸化合物的总量至多为100重量ppm。
实施例2-1
<Pb-Au合金催化剂反应实施例，EG+MeOH>
(1)催化剂的制备
使用由共沉淀法(Ti/Si摩尔比＝8∶2，煅烧温度600℃，50到250目)制备的TiO2-SiO2作为载体。
在65℃到70℃的范围内，使用0.5N氢氧化钠水溶液设定0.5L的20mmol/L四氯金酸水溶液为pH 7。搅拌下将20g上述TiO2-SiO2载体加入到水溶液中，然后继续搅拌1小时，同时保持温度为65℃到70℃。然后，将体系静置，除去上清液。向剩余的金固定化材料中加入0.5L离子交换水并在室温下进行搅拌5分钟，然后除去上清液，这一清洗过程重复三次。然后过滤，并将如此得到的金固定化材料在100℃下干燥10小时，然后在空气中在400℃下锻烧3小时，从而得到其中将金负载到TiO2-SiO2载体上的催化剂(Au/TiO2-SiO2)。
然后，将20g上述Au/TiO2-SiO2金固定化材料加入到包含1.835g乙酸铅三水合物的50mL甲醇溶液中，并使用蒸发器在80℃和常压下除去甲醇，从而使乙酸铅浸渍并负载。然后，将在其上负载铅的20g金固定化材料装入玻璃管，并在400℃下加热3小时同时通过氢气和氮气的混合气体(体积比10/90)。从而得到其中将包含金和铅的金属微粒负载到TiO2-SiO2载体上的金合金固定化材料。在负载型材料中负载的金和铅的量分别为5.4重量％和4.9重量％。此外，通过对金属粒子粒径的检查，发现几乎所有的金属为高度分散的粒子形式，粒径最大为6nm，并表现出最大为约2nm到3nm的窄的粒径分布，并且平均粒径最大为6nm。
(2)氧化酯化反应(α-羟基羧酸酯的生产)
使用以上(1)中得到的Pb-Au合金TiO2-SiO2/催化剂进行α-羟基羧酸酯的合成。
将62g(1.0mol)乙二醇、320g(10mol)甲醇、和20g上述催化剂加入到具有冷凝管的旋转搅拌型1L高压釜中，并密封高压釜。然后将氧气和氮气的混合气体(体积比10/90)以1L/min的流速吹到液体中，同时使用背压阀设定，以使体系内部压力维持在0.5Mpa，并在进行鼓泡的同时在90℃下反应5小时。
然后，进行冷却，并打开高压釜，通过使用气相色谱分析内容物，发现包含0.180mol乙二醇原料，产物羟基乙酸甲酯、羟基乙酸-2-羟乙酯、乙交酯、乙二酸二甲酯、和其它乙二酸化合物的含量分别为0.656mol、0.068mol、0.012mol、0.008mol和0.001mol。此外，相对于羟基乙酸甲酯，甲酸甲酯和甲酸-2-羟乙酯的摩尔生成比分别为0.12和0.03。
(3)除去乙二酸酯，然后纯化羟基乙酸酯
通过从以上(2)的氧化酯化反应得到的反应液体分离催化剂得到的反应滤液(404.9g)包含作为剩余原料的乙二醇和甲醇、反应产物、和反应中生成的水。在内容物中，总计为0.011mol乙二酸酯，即0.008mol(0.92g)乙二酸二甲酯和0.001mol其它乙二酸化合物(乙二酸等)。
将包含0.013mol羟基乙酸镁盐的3mL甲醇溶液加入到反应溶液中，然后将所有溶液加入到1L高压釜中，在用氮气清洗之后，将温度升高到80℃并进行搅拌2小时。然后，进行冷却，并打开高压釜，发现已经生成乙二酸镁的白色沉淀。然后，在过滤后，使用气相色谱分析反应液体，发现对应于乙二酸二甲酯和其它乙二酸化合物的信号全部消失。
在滤除乙二酸镁之后，使用薄层蒸馏装置在减压下从得到的滤液蒸除甲醇和水。然后，使用3级玻璃蒸馏塔蒸除羟基乙酸甲酯，塔底温度为70℃到80℃，压力为5torr到10torr。馏出物中羟基乙酸甲酯的纯度大于98重量％，总计包含约1.5重量％甲醇和水，但其它杂质的含量少于0.1重量％。乙二酸二甲酯和其它乙二酸化合物(乙二酸等)的总量少于100重量ppm。
(4)水解反应(通过反应蒸馏水解)
对于反应蒸馏装置，使用通过将3级填充塔连接到烧瓶上并另外在填充塔顶提供回流装置得到的装置。将150g水与以上(3)中得到的包含大于98重量％羟基乙酸甲酯的50g馏出物的混合液体加入到烧瓶中。然后，在常压下进行反应蒸馏2小时，保持反应蒸馏装置的塔底温度(即，液体温度)为95℃到97℃。这时，蒸除包含甲醇的馏出物。在反应蒸馏开始时塔顶的温度为65℃，但最后达到100℃。
在反应蒸馏已经完成之后，从烧瓶回收包含36.1重量％羟基乙酸的114g水溶液。相对于羟基乙酸甲酯，羟基乙酸的收率为100％。对于杂质，没有检测到甲醛和氯化合物，检测到20ppm的乙二酸和76ppm的乙二醇。
实施例3-1
<通过羟基乙酸甲酯的缩聚生产聚羟基乙酸>
将100mg实施例1-4中得到的羟基乙酸甲酯和0.1g氯化锡加入到不锈钢搅拌型高压釜(200mL)中，在用氮气清洗之后，用氮气使其内压为表压0.2Mpa，然后在搅拌下在150℃下反应10小时。然后另外进行缩聚3小时，同时通过使干燥氮气以500mL/min通过反应液体使生成的甲醇流出体系。然后进行冷却到室温，并回收白色固体。
得到的聚羟基乙酸的熔点为202℃，重均分子量为60,000。
实施例3-2
<通过羟基乙酸酯的缩聚生产聚羟基乙酸>
将50g实施例1-4和实施例1-7中得到的羟基乙酸甲酯、200g四甘醇二甲醚、和0.5g四丁醇钛加入到装备有Dean-Stark分水器的反应器中，并在搅拌下在150℃下进行缩聚反应10小时。这时在进行缩聚反应的同时使干燥氮气以500mL/min通过反应液体，从而将生成的甲醇从体系中蒸除。
然后，取下Dean-Stark分水器，连接装有10g分子筛4A的管。在没有氮气通过下在减压(3kPa)下在160℃另外反应24小时，以使流出的溶剂经过分子筛然后回到体系中。得到的聚羟基乙酸的重均分子量为100,000。
实施例3-3
<通过聚羟基乙酸的缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸>
将实施例3-1中得到的聚羟基乙酸在乳钵中粉碎。将50g得到的粉末加入到200mL烧瓶中。在干燥氮气以500mL/min的流速通过并保持内压为0.1kPa下在200℃下进行固相聚合3小时，然后在220℃另外进行固相聚合24小时。得到的聚羟基乙酸的熔点为226℃，其重均分子量为250,000。在得到的聚羟基乙酸中没有检测到甲醛和氯气。
实施例3-4
<通过聚羟基乙酸的解聚生产乙交酯>
将50g实施例3-1中得到的聚羟基乙酸和300g三甘醇二甲醚加入到500mL烧瓶中。在搅拌下在250℃下加热，然后设定内压为2kPa并将溶剂和乙交酯一起蒸除。维持这种状态5小时，从而得到包含32g乙交酯的260g馏出物。将两倍体积的环己烷加入到得到的馏出物中，从而从三甘醇二甲醚中沉淀析出乙交酯，然后通过过滤回收乙交酯。使用乙酸乙酯将得到的乙交酯重结晶，并在减压下进行干燥。收率为61％。
实施例3-5
<通过聚羟基乙酸的解聚生产乙交酯>
使用实施例3-2中得到的包含四甘醇二甲醚的聚羟基乙酸作为原料，对其进行解聚得到乙交酯。具体地，向500mL烧瓶中的实施例3-2中得到的包含聚羟基乙酸的四甘醇二甲醚溶液中加入另外的四甘醇二甲醚，从而使总量为200g。然后在搅拌的同时维持溶液为260℃，并设定内压为2kPa，将溶剂和乙交酯一起蒸除。使温度维持在260℃5小时，从而得到包含20g乙交酯的190g馏出物。

Claims (12)

1.生产二醇衍生物的方法，其包括以下步骤：通过在包括在载体上负载的金属的催化剂存在下使(i)一种或多种1，2-二醇或(ii)1，2-二醇和伯醇作为原料与氧气反应，得到α-羟基羧酸酯，所述金属为平均粒径不超过6nm的金属微粒。
2.权利要求1的方法，其中在载体上负载的金属为不同于金的金属。
3.权利要求1的方法，其中乙二醇和伯醇用作原料。
4.权利要求1的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括将得到的α-羟基羧酸酯水解得到α-羟基羧酸的步骤。
5.权利要求4的方法，其中在载体上负载的金属包括金和至少一种不同于金的金属。
6.权利要求4的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括使得到的α-羟基羧酸经过缩聚得到聚羟基乙酸的步骤。
7.权利要求6的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过进一步缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的步骤。
8.权利要求6的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过解聚得到乙交酯的步骤。
9.权利要求1的生产二醇衍生物的方法，其进一步包括使得到的α-羟基羧酸酯经过缩聚得到聚羟基乙酸的步骤。
10.权利要求9的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过进一步缩聚生产具有更高分子量的聚羟基乙酸的步骤。
11.权利要求9的方法，其进一步包括使得到的聚羟基乙酸经过解聚得到乙交酯的步骤。
12.权利要求9的方法，其中在载体上负载的金属包括金和至少一种不同于金的金属。
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