CN1317255C - 一种高收率、高光学纯度的l－乳酸丁酯合成方法 - Google Patents

一种高收率、高光学纯度的l－乳酸丁酯合成方法 Download PDF

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Abstract

一种高收率、高光学纯度的L-乳酸丁酯的合成方法，以浓硫酸为催化剂，浓硫酸的加入量为乳酸质量的1.5%，正丁醇和乳酸的摩尔比可以是0.5-4，反应温度为50-150℃，反应结束后直接加入固体无水碳酸钠，中和硫酸；然后过滤分离。该合成方法可使L-乳酸丁酯的收率达90%以上，光学纯度达99.5%以上。

Description

一种高收率、高光学纯度的L-乳酸丁酯合成方法
技术领域
本发明是关于L-乳酸丁酯的合成方法，尤其是指在合成L-乳酸丁酯的过程中及后处理过程中，减少L-乳酸丁酯的损失，避免消旋，提高L-乳酸丁酯的光学纯度及收率。
背景技术
乳酸丁酯是一类重要的α-羟基酯类化合物，它是一种无色稳定、气味温和、微溶于水的液体。同时又是一种性能优良、用途广泛的高沸点溶剂，主要用于天然树脂、合成树脂、油漆、印刷油墨、干洗液、粘结剂等。也是一种受人欢迎的食用合成香料。可用于一些软饮料、冰淇凌等食品中。特别是具有光学活性的L-乳酸丁酯可用于绿色农药的中间体。目前工业上合成乳酸丁酯多以浓硫酸为催化剂，由乳酸和正丁醇直接酯化，反应结束后为除去多余的硫酸需经过中和与水洗处理。致使生产工序繁杂，产品损失大，并产生大量废水。随着环保法规对环境要求的不断提高，近十年来，国内外广泛开发了一系列新型的可取代硫酸的酯化反应催化剂。如稀土化合物(夏金红、梁福沛 稀土化合物对乳酸丁酯的催化合成、《广西化工》1997，26(1)21-23)、结晶三氯化铁(刘理中、俞善信、肖立信等，三氯化铁对乳酸丁酯的催化合成、《化学工程师》1993，(5)9-10)，对甲苯磺酸(林敏、秦劲运、林静，乳酸丁酯的合成研究，《厦门大学学报》1997，36(4)581-584)，固体超强酸(王存、牛由琴、于世龙，固体超强酸T：O2/SO4-2催化合成乳酸丁酯，《化学世界》1993(3)：311-313)等。这些催化剂反应完后虽然只需过滤，可简化生产工序，但成本较硫酸高(硫酸价格为280元/吨，对甲苯磺酸价格为2800元/吨，三氯化铁价格为3500元/吨)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用浓硫酸为催化剂，但改进了处理硫酸的工序的工艺方法，从而得到高收率的合成高光学纯度的L-乳酸丁酯。
本发明的技术方案即L-乳酸丁酯的合成是以浓硫酸为催化剂，浓硫酸的加入量为1.5％(以乳酸质量为基准)，正丁醇和乳酸的摩尔比可以是0.5-4，最佳摩尔比为1.5-2，反应温度为50-150℃，最佳反应温度为80-120℃；其主要特征是酯化反应结束后直接在反应体系中加入固体无水碳酸钠，中和硫酸；然后过滤分离，分离液体可直接用于蒸馏，优选加入固体无水碳酸钠。
上述的浓硫酸与固体无水碳酸钠的摩尔比为1∶1.5-3，最好1∶1.5-2。
本发明摒弃了传统的碳酸钠溶液中和，水洗工艺，避免了大量废水的产生和易溶于水的乳酸丁酯的损失，尤其是碳酸钠溶液中和硫酸后即使通过水洗也容易使体系稍微呈碱性，在合成光学活性的乳酸丁酯的蒸馏过程中，易使乳酸丁酯消旋。改进后合成乳酸丁酯的收率提高到90％以上，光学活性(e.e.％)也达到99.5％以上。
具体实施方式
实例1：
480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-100℃回流17小时，分水156ml。反应结束后直接加入11.93g固体无水碳酸钠中和硫酸，固体无水碳酸钠与浓硫酸的摩尔比为1.5∶1，然后过滤。L-乳酸丁酯的收率为90％，光学纯度为99.5％。
实例2：
480g乳酸、348g苯、505g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-100℃回流17小时，分水156ml。反应结束后直接加入14.32g固体无水碳酸钠中和硫酸，固体无水碳酸钠与浓硫酸的摩尔比为1.8∶1，然后过滤。L-乳酸丁酯的收率为90％，光学纯度为99.7％。
实例3：
480g乳酸、348g苯、370g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-100℃回流17小时，分水156ml。反应结束后直接加入15.91g固体无水碳酸钠中和硫酸，固体无水碳酸钠与浓硫酸的摩尔比为2∶1，然后过滤。L-乳酸丁酯的收率为91％，光学纯度为99.8％。
实例4：
480g乳酸、348g苯、1010g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，50-150℃回流17小时，分水156ml。反应结束后直接加入23.88g固体无水碳酸钠中和硫酸，固体无水碳酸钠与浓硫酸的摩尔比为3∶1，然后过滤。L-乳酸丁酯的收率为91％，光学纯度为99.8％。
比较例1：
480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-120℃回流17小时，分水156ml。反应结束后用600ml饱和醋酸钠溶液中和硫酸，然后用1200ml饱和氯化钠洗二次，最后用无水硫酸镁干燥、过滤。L-乳酸丁酯的收率为60％，光学纯度为94％。
比较例2：
480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-120℃回流17小时，分水156ml。反应结束后用600ml饱和碳酸钠溶液中和硫酸，然后用1200ml饱和氯化钠洗三次，最后用无水硫酸镁干燥、过滤。L-乳酸丁酯的收率为56％，光学纯度为90％。
比较例3：
480g乳酸、348g苯、640g正丁醇和7.36g浓硫酸加入装有分水器和回流冷凝管的2000ml反应瓶中，80-120℃回流17小时，分水156ml。反应结束后用600ml5％氢氧化钠溶液中和硫酸，然后用2000ml饱和氯化钠洗四次，最后用无水硫酸镁干燥、过滤。L-乳酸丁酯的收率为73％，光学纯度为87％。

Claims (5)

1.一种高收率、高光学纯度的L-乳酸丁酯合成方法，亦即以浓硫酸为催化剂，乳酸和正丁醇进行酯化反应，其特征在于酯化反应结束后直接在反应体系中加入固体无水碳酸钠，中和硫酸；然后过滤分离；其中所述的浓硫酸与无水碳酸钠的摩尔比为1∶1.5-3。
2.如权利要求1所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述的浓硫酸与固体无水碳酸钠的摩尔比为1∶1.5-2。
3.如权利要求1所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述浓硫酸的加入量为乳酸质量的1.5％，正丁醇和乳酸的摩尔比是0.5-4，反应温度为50-150℃。
4.如权利要求3所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述正丁醇和乳酸的摩尔比为1.5-2。
5.如权利要求3所述的L-乳酸丁酯合成方法，其特征在于所述反应温度为80-120℃。
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