CN1763034A - 一种利用梯度浓度方式进行丙交酯重结晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用梯度改变溶液质量浓度的方式进行丙交酯重结晶的方法，此方法包括：将粗丙交酯溶于溶剂中，梯度改变溶液质量浓度进行多次重结晶，最终得到高纯度的结晶产物。本发明的特征在于：采用溶液质量浓度梯度减小的方式进行丙交酯的多次重结晶。具体地说，就是先用高质量浓度溶液给予初步重结晶，获得高得率；再通过低质量浓度溶液重结晶，获得高纯度。最终效果可达到在同样的重结晶次数下，提高产物纯度的同时增加结晶产物得率。
Description
技术领域
本发明涉及一种环酯类有机化合物的纯化方法。具体地说，就是一种使粗丙交酯在重结晶的过程中，先用高质量浓度溶液给予初步重结晶，获得高得率；再通过低质量浓度溶液重结晶，获得高纯度的纯化方法。
背景技术
丙交酯是一种由两分子乳酸生成的环酯，具有四种形式：两分子L-乳酸形成的L-丙交酯；两分子D-乳酸形成的D-丙交酯；一分子L-乳酸和一分子D-乳酸形成的内消旋丙交酯；以及L-丙交酯和D-丙交酯形成的外消旋丙交酯。丙交酯是一种可用于制备聚乳酸及其共聚物的重要化合物。
众所周知，聚乳酸及其共聚物作为生物可降解材料，具有两大突出的优点：其原料——乳酸可由发酵得到，属于可再生资源；其制成品能被微生物分解成二氧化碳和水，达到完全降解，不会对环境产生污染。因此，有关聚乳酸类材料的研究引起广泛关注。
高分子量的聚乳酸通常是由高纯度的丙交酯开环聚合获得。通常，丙交酯由含水的乳酸经低分子量聚乳酸作为中间体，再通过裂解的方法得到。专利CN1212343、CN1369490、AU2003231482、DE3232103、DE3708915、FR2843390、JP63101378、JP2004149418、US1095205、US5053522、US2002132967等介绍了丙交酯的合成过程。
在上述专利方法得到的丙交酯中，还含有少量乳酸单体、乳酸二聚物(乳酰乳酸)以及水等杂质(下文将含有这些杂质的丙交酯称为粗丙交酯)。
所含的上述杂质对丙交酯的聚合反应会产生不利影响：水的存在能够使丙交酯水解得到乳酸，并且能使聚乳酸分子链水解断裂；乳酸及其二聚体等酸性物的存在会使聚乳酸分子链因酸解而遭到降解等。因此，粗丙交酯需要经过提纯以去除其含有的杂质。
粗丙交酯的纯化方法一般有气助蒸发法、水解法以及重结晶法等。
气助蒸发法能使诸如丙交酯或乙交酯或及其混合物的环酯作为气流中的蒸汽组分而与杂质相分离。相关专利有AU2003295252、US5274073、US6277951等。但气助蒸发法分离过程复杂，并且得率一般不高。
水解法是一种从粗丙交酯中除去内消旋异构体从而获得高光学纯度丙交酯的方法，相关专利有CN1112559、JP10025288、US5502215等。但水解处理后，一般仍需要重结晶进一步纯化。
而重结晶法因其操作步骤少、工艺较成熟而应用较为广泛。专利CN1488628、FR2843390、WO9315069等都对重结晶法纯化丙交酯进行了介绍。但目前对于重结晶法纯化丙交酯的研究大多为溶剂的选择，如专利US4727163、CN1583740采用乙酸乙酯、JP10279577采用低级酯类、US6313319应用醇类、JP6279435应用低级醇、酮、酯类或其混合物等，而对丙交酯重结晶工艺的影响因素未加以研究。
实际上，对于某一种溶剂(如C1～C4的醇类中的一种或总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种)，在溶液质量浓度不同的条件下，溶液质量浓度越低，其结晶产物纯度越高，但相应得率越低；而提高质量浓度虽可达到高得率，但纯度较差，需增加结晶次数来得到高纯度的产物。本专利在丙交酯的多次重结晶过程中，利用梯度控制改变质量浓度重结晶法即：先在高质量浓度溶液中结晶获得产物高得率、再在低质量浓度溶液中结晶获得产物高的纯度，最终能够在相同重结晶次数条件下，得到高纯度的结晶产物的同时，提高重结晶产物得率。
发明内容
本发明的目的即通过对不同重结晶次数的丙交酯溶液的质量浓度进行梯度控制的工艺，使得在相同重结晶次数条件下，提高产物纯度的同时增加结晶产物得率。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
A在60℃～75℃下，将粗丙交酯溶于C1～C4的醇类中的一种或总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种，得到粗丙交酯溶液，并控制溶液的质量浓度在一个较高的范围内。
B将溶液降温至0℃～30℃，使丙交酯结晶析出并过滤干燥，得到丙交酯晶体。
C重复上述两步操作，但降低所控制的丙交酯溶液的质量浓度，得到二次或多次重结晶后的丙交酯晶体。
进一步的本发明所述中，随着结晶次数的增加，后一次重结晶所控制的丙交酯溶液的质量浓度应低于前次的丙交酯溶液的质量浓度。
溶剂选择C1～C4的醇类中的一种时，高质量浓度的丙交酯溶液其质量浓度的变化范围为50％～120％，优选质量浓度变化范围70％～100％；低质量浓度的丙交酯溶液其质量浓度的变化范围为15％～55％，优选质量浓度变化范围25％～50％。
溶剂选择总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种时，高质量浓度的丙交酯溶液其质量浓度的变化范围为150％～210％，优选质量浓度变化范围170％～200％；低质量浓度的丙交酯溶液其质量浓度的变化范围为40％～90％，优选质量浓度变化范围50％～75％。
本发明的优点：通过梯度浓度方式进行丙交酯重结晶的方法即对重结晶过程中不同重结晶次数的丙交酯溶液的质量浓度加以控制，可同时有效的改善结晶产物的得率和纯度。
具体实施方式
实施例1
取20.0g粗丙交酯，以甲醇为溶剂，采用溶液质量浓度梯度递减方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表1。
表1
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 10077.95.0 | 7077.23.5 | 5082.22.0 |
实施例2
取20.0g粗丙交酯，以乙醇为溶剂重结晶三次，采用溶液质量浓度梯度递减方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表2。
表2
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 9081.07.0 | 7086.24.5 | 4588.62.0 |
实施例3
取20.0g粗丙交酯，以乙醇为溶剂，采用溶液质量浓度改变方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表3。
表3
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 7075.16.0 | 7086.94.0 | 4587.62.0 |
实施例4
取20.0g粗丙交酯，以乙醇为溶剂，采用不同质量浓度的溶液重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表4。
表4
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 4569.26.0 | 7086.94.0 | 7089.53.0 |
实施例5
取20.0g粗丙交酯，以异丙醇为溶剂，采用溶液质量浓度梯度减小方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表5。
表5
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 9580.28.0 | 7586.05.0 | 5588.52.5 |
实施例6
取20.0g粗丙交酯，以乙酸甲酯为溶剂，采用溶液质量浓度梯度递减方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表6。
表6
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 15069.99.5 | 7067.84.5 | 5063.22.0 |
实施例7
取20.0g粗丙交酯，以乙酸乙酯为溶剂，采用溶液质量浓度梯度递减方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表7。
表7
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 20072.510.0 | 15079.16 | 5070.92.5 |
实施例8
取20.0g粗丙交酯，以乙酸乙酯为溶剂，采用溶液质量浓度改变方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表8。
表8
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 15068.79.5 | 9073.45.0 | 7075.12.0 |
实施例9
取20.0g粗丙交酯，以乙酸丁酯为溶剂，采用溶液质量浓度梯度递减方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表9。
表9
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 17078.610.0 | 15085.96.5 | 5076.12.5 |
实施例10
取20.0g粗丙交酯，以乙醇为溶剂，采用溶液质量浓度改变方式重结晶三次，每次重结晶的溶液质量浓度及结果见表10。
表10
| 重结晶次数 | 一 | 二 | 三 |
| 溶液质量浓度％重结晶得率％熔程℃ | 9081.07.0 | 9087.54.5 | 4588.02.0 |
Claims (10)
1.本发明是一种从含有杂质的粗丙交酯开始，纯化丙交酯的方法。该方法的特征在于：随结晶次数的增加，以梯度减小方式改变所控制的溶液的质量浓度(每100g溶剂溶解丙交酯的质量，下同)，进行丙交酯的重结晶。此方法包括：
A在50℃～95℃下，将粗丙交酯溶于C1～C4的醇类中的一种或总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种，得到粗丙交酯溶液。
B将溶液降温至0℃～30℃，使丙交酯结晶析出并过滤干燥，得到丙交酯晶体。
C重复上述A、B操作，但降低所控制的丙交酯溶液的质量浓度，得到二次或多次重结晶的丙交酯晶体。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于采用高质量浓度溶液重结晶一次(或数次)后，降低所控制的丙交酯溶液的质量浓度。
3.根据权利要求1，2中任意一项的方法，其特征在于利用高质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择C1～C4的醇类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为50％～120％。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于利用高质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择C1～C4的醇类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为70％～100％。
5.根据权利要求1，2中任意一项的方法，其特征在于利用低质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择C1～C4的醇类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为15％～55％。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于利用低质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择C1～C4的醇类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为25％～50％。
7.根据权利要求1，2中任意一项的方法，其特征在于利用高质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为150％～210％。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于利用高质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为170％～200％。
9.根据权利要求1，2中任意一项的方法，其特征在于利用低质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为40％～90％。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于利用低质量浓度溶液重结晶时，当溶剂选择总碳原子数为C2～C6的酯类中的一种时，所控制的丙交酯溶液质量浓度为50％～75％。
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