RU2460726C1 - Method of producing l-lactide - Google Patents

Method of producing l-lactide Download PDF

Info

Publication number
RU2460726C1
RU2460726C1 RU2011113392/04A RU2011113392A RU2460726C1 RU 2460726 C1 RU2460726 C1 RU 2460726C1 RU 2011113392/04 A RU2011113392/04 A RU 2011113392/04A RU 2011113392 A RU2011113392 A RU 2011113392A RU 2460726 C1 RU2460726 C1 RU 2460726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lactide
lactic acid
ester
catalyst
oligomerization
Prior art date
Application number
RU2011113392/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Федорович Швец (RU)
Валерий Федорович Швец
Роман Анатольевич Козловский (RU)
Роман Анатольевич Козловский
Дмитрий Сергеевич Хлопов (RU)
Дмитрий Сергеевич Хлопов
Иван Анатольевич Козловский (RU)
Иван Анатольевич Козловский
Юрий Павлович Сучков (RU)
Юрий Павлович Сучков
Original Assignee
Валерий Федорович Швец
Роман Анатольевич Козловский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Федорович Швец, Роман Анатольевич Козловский filed Critical Валерий Федорович Швец
Priority to RU2011113392/04A priority Critical patent/RU2460726C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2460726C1 publication Critical patent/RU2460726C1/en

Links

Landscapes

  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing L-lactide involves a step for oligomerisation of a lactic ester in alkyl ether of lactic acid oligomers in a current of inert gas at atmospheric pressure and high temperature, and a step for depolymerisation of the alkyl ether of lactic acid oligomers at high temperature in a vacuum, carried out in the presence of the same catalyst - tin (IV) compounds, wherein the catalyst used at the oligomerisation and depolymerisation steps is tin tetrachloride.
EFFECT: high rate of oligomerisation of alkyl lactate and depolymerisation of alkyl ether of the oligomer, high output of L-lactide.
4 cl, 9 ex

Description

Изобретение относится к процессу получения L-лактида - циклического димера (диэфира) молочной кислоты, мономера для синтеза биодеградируемых полимерных материалов, используемых в качестве покрытий или контейнеров для пищевых продуктов, а также в медицинской промышленности.The invention relates to a process for producing L-lactide - a cyclic dimer (diester) of lactic acid, a monomer for the synthesis of biodegradable polymer materials used as coatings or containers for food products, as well as in the medical industry.

В основе существующего в настоящее время промышленного способа получения L-лактида лежит двухстадийный процесс, в котором на первой стадии молочную кислоту олигомеризуют с образованием линейного олигомера с молекулярной массой не более 3000, а полученный олигомер затем подвергают деполимеризации (пиролизу) с образованием лактида-сырца.The currently existing industrial method for producing L-lactide is based on a two-stage process in which, at the first stage, lactic acid is oligomerized to form a linear oligomer with a molecular weight of not more than 3000, and the obtained oligomer is then subjected to depolymerization (pyrolysis) with the formation of crude lactide.

Основным и главным недостатком данного способа является то, что получаемый лактид-сырец содержит большую гамму примесей, в частности кислотные примеси, воду, мезо-лактид, линейные димеры и тримеры молочной кислоты. Учитывая тот факт, что количество кислотных примесей и воды в товарном продукте не должно превышать 30 ppm и 100 ppm соответственно, для получения L-лактида полимерной чистоты в данном способе требуется многостадийная операция очистки лактида-сырца (US 7488783, US 5463086, US 5521278, US 5357035, WO 9302075).The main and main disadvantage of this method is that the resulting raw lactide contains a large range of impurities, in particular acidic impurities, water, meso-lactide, linear dimers and trimers of lactic acid. Considering the fact that the amount of acidic impurities and water in the commercial product should not exceed 30 ppm and 100 ppm, respectively, to obtain L-lactide of polymer purity in this method, a multi-stage operation of purification of raw lactide is required (US 7488783, US 5463086, US 5521278, US 5357035, WO 9302075).

В последнее время появились сообщения, что стадия очистки лактида-сырца может быть кардинально упрощена за счет использования в качестве сырья для получения лактида не молочной кислоты, а ее сложных эфиров - алкиллактатов. В этом случае в процессах олигомеризации алкиллактатов и деполимеризации полученного эфира олигомеров молочной кислоты вода и свободные кислоты не образуются, а операция очистки упрощается и включает в себя лишь стадии удаления непревращенного алкиллактата, алкилового эфира линейного димера эфира молочной кислоты и мезо-лактида.Recently, there have been reports that the purification step of raw lactide can be drastically simplified by using not lactic acid as its raw material for the production of lactide, but its esters - alkyl lactates. In this case, water and free acids are not formed in the processes of oligomerization of alkyl lactates and depolymerization of the obtained ester of lactic acid oligomers, and the purification operation is simplified and includes only the steps of removing unconverted alkyl lactate, an alkyl ester of a linear dimer of a lactic acid ester and meso-lactide.

Известен двухстадийный способ получения лактида из этиллактата, в котором стадию олигомеризации проводят в присутствии 0,5% мас. катализатора - п-толуол сульфокислоты (US 7488783). Максимальная температура - 175°C. Время реакции - 10 час (пример d) патента). Из 20 литров 97%-ного этиллактата (~20 кг чистого этиллактата) было получено 7.8 кг дистиллята, содержащего 3% этиллактата (остальное, вероятно, этанол) и 12.6 кг этилового эфира олигомера молочной кислоты молекулярной массы 960.Known two-stage method for producing lactide from ethyl lactate, in which the stage of oligomerization is carried out in the presence of 0.5% wt. the catalyst is p-toluene sulfonic acid (US 7488783). The maximum temperature is 175 ° C. The reaction time is 10 hours (example d) of the patent). From 20 liters of 97% ethyl lactate (~ 20 kg of pure ethyl lactate), 7.8 kg of distillate containing 3% ethyl lactate (the rest is probably ethanol) and 12.6 kg of ethyl ester of lactic acid oligomer of molecular weight 960 were obtained.

Вторую стадию деполимеризации проводят в присутствии катализатора - октоата (II) олова при 220-230°C под вакуумом 5 и 10 mbar (4-10 мм рт.ст.) в тонкопленочном испарителе с поверхностью 0,2 м2. Содержание L-лактида в полученном лактиде-сырце составило 73-78%, мезо-лактида 2-5%. Остальное, вероятно, этиллактат и линейные алкиловые эфиры димеров, тримеров и тетрамеров молочной кислоты. В расчете на 100%-ный лактид содержание мезо-лактида очевидно будет выше 2.3-6.4% мас.The second depolymerization stage is carried out in the presence of a tin octoate (II) catalyst at 220-230 ° C under a vacuum of 5 and 10 mbar (4-10 mm Hg) in a thin-film evaporator with a surface of 0.2 m 2 . The content of L-lactide in the obtained raw lactide was 73-78%, meso-lactide 2-5%. The rest is probably ethyl lactate and linear alkyl esters of dimers, trimers and tetramers of lactic acid. Based on 100% lactide, the meso-lactide content will obviously be higher than 2.3-6.4% wt.

Таким образом, из взятого 20 кг (170 моль) этиллактата было получено 750 г лактида-сырца, содержащего 75.3% мас. L-лактида и, следовательно, выход L-лактида на стадиях олигомеризации и деполимеризации в расчете на взятый этиллактат и на чистый L-лактид составил 565 г (3.9 моль) или 4.6% мол.Thus, from the taken 20 kg (170 mol) of ethyl lactate, 750 g of crude lactide containing 75.3% wt. L-lactide and, therefore, the yield of L-lactide at the stages of oligomerization and depolymerization, calculated on the taken ethyl lactate and pure L-lactide, amounted to 565 g (3.9 mol) or 4.6 mol%.

Недостатками данного метода являются низкая производительность процесса, высокое содержание мезо-лактида, а также очень низкий выход L-лактида (даже до стадии его очистки). Кроме того, дополнительным недостатком данного метода является присутствие в лактиде-сырце небольшого количества кислотных примесей (83 мг-экв/кг). Это, по нашему мнению, является следствием применения на стадиях олигомеризации и деполимеризации протонного катализатора - п-толуол сульфокислоты. При этом наличие свободной кислоты в лактиде-сырце, как было отмечено ранее, в дальнейшем потребует дополнительных затрат для ее удаления из лактида. Этот факт отмечают и сами авторы патента US 7488783 (Столбец 9, абзац 1), говоря, что кислотность получаемого лактида, используемого для получения полимера, не должна превышать 10 мг-экв/кг, а еще лучше - 1 мг-экв/кг.The disadvantages of this method are the low productivity of the process, the high content of meso-lactide, as well as the very low yield of L-lactide (even before the stage of purification). In addition, an additional disadvantage of this method is the presence of a small amount of acidic impurities in the raw lactide (83 mEq / kg). This, in our opinion, is a consequence of the use of the proton catalyst, p-toluene sulfonic acid, at the stages of oligomerization and depolymerization. Moreover, the presence of free acid in raw lactide, as noted earlier, will require additional costs in order to remove it from the lactide. This fact is also noted by the authors of US 7488783 (Column 9, paragraph 1), saying that the acidity of the resulting lactide used to produce the polymer should not exceed 10 mEq / kg, and even better - 1 mEq / kg.

Известны способы получения L-лактида из алкиллактата, которые включают в себя стадию олигомеризации метилового эфира молочной кислоты с образованием метилового эфира олигомеров молочной кислоты со средней молекулярной массой 100-5000 и крекинг (деполимеризацию) полученных олигомеров с получением лактида (US 5247059, пример 21; US 5274073, пример 21 и US 632645 8, пример 11).Known methods for producing L-lactide from alkyl lactate, which include the stage of oligomerization of methyl ester of lactic acid with the formation of methyl ester of lactic acid oligomers with an average molecular weight of 100-5000 and cracking (depolymerization) of the obtained oligomers to obtain lactide (US 5247059, example 21; US 5274073, example 21 and US 632645 8, example 11).

Стадии олигомеризации и деполимеризации осуществляют в присутствии одного и того же катализатора - органических соединений олова (IV): butylstannoic (IV) acid (бутилоловянная кислота), butyltin (IV) tris-2-ethylhexoate (бутил трис-2-этилгексоат олова IV), взятого в количестве 0.3-1.0% в расчете на олово по отношению к алкиллактату.The oligomerization and depolymerization stages are carried out in the presence of the same catalyst - organic tin (IV) compounds: butylstannoic (IV) acid (butyl tin acid), butyltin (IV) tris-2-ethylhexoate (butyl tris-2-ethylhexoate tin IV), taken in an amount of 0.3-1.0% per tin relative to alkyl lactate.

Первую стадию олигомеризации метиллактата осуществляют в два приема. Сначала смесь метиллактата (2.2 кг) с катализатором (butyltin tris-2-ethylhexanoate, 0.6% мас.) нагревают от температуры 125 до 165°C при атмосферном давлении в течение 5 часов при подаче в реакционную смесь инертного газа - азота для облегчения удаления образующего по реакции спирта. Отгон на этой стадии составил 350 г и содержал 91% метанола. Остальное, вероятно, метиллактат.The first stage of oligomerization of methyl lactate is carried out in two stages. First, a mixture of methyl lactate (2.2 kg) with a catalyst (butyltin tris-2-ethylhexanoate, 0.6% wt.) Is heated from a temperature of 125 to 165 ° C at atmospheric pressure for 5 hours when an inert gas - nitrogen is introduced into the reaction mixture to facilitate removal of the forming by the reaction of alcohol. The distillate at this stage was 350 g and contained 91% methanol. The rest is probably methyl lactate.

После этого оставшийся в кубе продукт нагревали при 145°C под вакуумом 50 мм рт.ст. в течение 6.8 час. Отгон на этой стадии (165 г) содержал 83% метиллактата и 17% метанола.After that, the product remaining in the cube was heated at 145 ° C under a vacuum of 50 mm Hg. within 6.8 hours The distillate at this stage (165 g) contained 83% methyl lactate and 17% methanol.

Из приводимых в примере данных нетрудно вычислить, что за 11.8 часа достигается очень низкая степень олигомеризации, которая для данного примера патента составляет n=2.24 (молекулярная масса полученного олигомера - 193).From the data given in the example, it is easy to calculate that in 11.8 hours a very low degree of oligomerization is achieved, which for this example patent is n = 2.24 (molecular weight of the obtained oligomer is 193).

Крекинг (деполимеризацию) полученного метилового эфира олигомера молочной кислоты до L-лактида проводят путем его нагрева при 200°C под вакуумом 10 мм рт.ст. Время деполимеризации и количество полученного лактида-сырца не приводится. Приводится лишь состав лактида-сырца, который содержит 3% метиллактата, 9% линейных метиловых эфиров димеров, тримеров и тетрамеров молочной кислоты (DP2-DP4), 76% D,L-лактида и 9% мезо-лактида.Cracking (depolymerization) of the obtained lactic acid oligomer methyl ester to L-lactide is carried out by heating it at 200 ° C. under a vacuum of 10 mmHg. The depolymerization time and the amount of crude lactide obtained are not given. Only the raw lactide composition is given, which contains 3% methyl lactate, 9% linear methyl esters of dimers, trimers and tetramers of lactic acid (DP2-DP4), 76% D, L-lactide and 9% meso-lactide.

Очистка полученного лактида-сырца вакуумной дистилляцией позволила получить лактид следующего качества, % мас.: метиловый эфир димера молочной кислоты - 0.3; мезо-лактид - 9; D,L-лактид - 90.3.Purification of the obtained crude lactide by vacuum distillation made it possible to obtain the following quality lactide, wt.%: Methyl ester of lactic acid dimer - 0.3; meso-lactide - 9; D, L-lactide - 90.3.

Основным недостатком данного способа является очень низкая степень конверсии алкиллактата в олигомер, низкая производительность процессов олигомеризации и деполимеризации (только время олигомеризации составляет 11.8 часов), а самое главное, высокое содержание мезо-лактида в товарном продукте.The main disadvantage of this method is the very low degree of conversion of the alkyl lactate to the oligomer, the low productivity of the oligomerization and depolymerization processes (only the oligomerization time is 11.8 hours), and most importantly, the high content of meso-lactide in the commercial product.

Отдельно следует отметить метод олигомеризации сложных эфиров молочной кислоты и деполимеризации полученных олигомеров, описанный в патенте US 6569989 японской фирмы Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha.Separately, it should be noted the method of oligomerization of esters of lactic acid and depolymerization of the obtained oligomers described in patent US 6569989 Japanese company Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha.

На всех стадиях процесса достигается практически количественный выход продуктов. Стадию олигомеризации алкиловых эфиров молочной кислоты авторы проводят как в присутствии катализатора (органические соединения олова II), так и без него, при этом не приводя общее время процесса. Из патента также следует, что при проведении процессов олигомеризации и деполимеризации при температурах 200-220°C как в присутствии катализатора, так и в его отсутствии возможно получение L-лактида практически с количественным выходом, т.е. из данных патента следует, что мезо-лактид вообще не образуется.At all stages of the process, a practically quantitative yield of products is achieved. The authors carry out the oligomerization of alkyl esters of lactic acid both in the presence of a catalyst (organic compounds of tin II) and without it, without giving the total process time. It also follows from the patent that when carrying out oligomerization and depolymerization processes at temperatures of 200-220 ° C both in the presence of a catalyst and in its absence, it is possible to obtain L-lactide in practically quantitative yield, i.e. from the data of the patent it follows that meso-lactide does not form at all.

Однако, как было отмечено в патентах US 5247059; 5274073 и 6326458, реакция олигомеризации сложных эфиров молочной кислоты в отсутствие катализаторов вообще не идет, а лактид-сырец всегда содержат мезо-лактид. Этот полностью согласуется с нашими экспериментальными данными. В связи с этим к данным патента US 6569989 следует относиться с должной осторожностью.However, as noted in US Pat. Nos. 5,247,059; 5274073 and 6326458, the oligomerization reaction of lactic acid esters in the absence of catalysts does not occur at all, and the raw lactide always contains meso-lactide. This is completely consistent with our experimental data. In this regard, the data of the patent US 6569989 should be treated with due care.

Таким образом, недостатком всех известных способов получения L-лактида является большая длительность процесса (низкая производительность) и большой выход побочного продукта - мезо-лактида.Thus, the disadvantage of all known methods for producing L-lactide is the long duration of the process (low productivity) and a large yield of the byproduct of meso-lactide.

Задачей данного способа является увеличение скорости процессов олигомеризации алкиллактата и деполимеризации алкилового эфира олигомера (уменьшение времени процесса), а также увеличение выхода L-лактида (снижение выхода мезо-лактида).The objective of this method is to increase the speed of the processes of oligomerization of alkyl lactate and depolymerization of the alkyl ether of the oligomer (decrease the process time), as well as increase the yield of L-lactide (decrease the yield of meso-lactide).

Данная задача решается способом получения L-лактида, включающим стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты в алкиловый эфир олигомеров молочной кислоты при атмосферном давлении и повышенной температуре в токе инертного газа и стадию деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты под вакуумом при повышенной температуре, осуществляемые в присутствии одного и того же катализатора - соединений олова (IV), в котором в качестве катализатора стадий олигомеризации и деполимеразации используют четыреххлористое олово.This problem is solved by a method for producing L-lactide, including the stage of oligomerization of lactic acid ester into the alkyl ether of lactic acid oligomers at atmospheric pressure and elevated temperature in an inert gas stream and the stage of depolymerization of the alkyl ester of lactic acid oligomers in vacuum at elevated temperature, carried out in the presence of one and the same catalyst, tin (IV) compounds, in which tin tetrachloride is used as a catalyst for the oligomerization and depolymerization stages.

Предпочтительно, на стадию олигомеризацию подают смесь сложного эфира молочной кислоты, сложного эфира олигомеров молочной кислоты и катализатора, предварительно выдержанную под давлением при температуре выше температуры кипения сложного эфира молочной кислоты в течение, по крайней мере, 10 мин.Preferably, a mixture of lactic acid ester, ester of lactic acid oligomers and catalyst, which has previously been pressurized at a temperature above the boiling point of the lactic ester for at least 10 minutes, is fed to the oligomerization step.

Предпочтительно в качестве сложного эфира олигомеров используют кубовые продукты стадии деполимеризации, содержащие сложный эфир олигомеров молочной кислоты и катализатор.Preferably, bottoms of the depolymerization step containing lactic acid oligomer ester and a catalyst are used as oligomer esters.

Предпочтительно стадию олигомеризации осуществляют в роторно-пленочном испарителе.Preferably, the oligomerization step is carried out in a rotary film evaporator.

Следующие примеры иллюстрирую способ:The following examples illustrate the method:

Стадия олигомеризации алкиллактатовStage oligomerization of alkyl lactates

Пример 1Example 1

Процесс олигомеризации осуществляли в стеклянной колбе (объемом 0.4 л, обогреваемая поверхность - 0.025 м2), снабженной мешалкой, дефлегматором, холодильником-конденсатором и барботером для подачи инертного газа - азота. В колбу загружали 200 г бутиллактата (1.37 моль) и 0.08 г (0.04% мас.) катализатора (SnCl4). Запускали мешалку, подачу азота (1 мл/мин) и после этого погружали колбу в масляную баню с температурой масла 180°С. Процесс осуществляли в течение 4.8 час при постепенном увеличении температуры масла в бане от 180 до 200°С и скорости подачи азота от 1 до 20 мл/мин. Образующийся по реакции бутанол с частью бутиллактата с потоком инертного газа из верхней части дефлегматора направляли в холодильник-конденсатор, а полученный жидкий конденсат собирали в приемник. Оставшийся в колбе после завершения процесса вязкий продукт светло-коричневого цвета - бутиловый эфир олигомеров молочной кислоты (БЭОМК). Молекулярную массу полученных олигомеров определяли методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ) на приборе фирмы BISCHOFF, снабженном детектором UV (254 nm) с использованием полимерной колонки Shode GPC К-802 длинной 300 мм, диаметром 8.0 мм. В качестве элюента использовали хлороформ со скоростью подачи 1 мл/мин и температурой термостата 300°С. Пробу олигомеров вводили в виде 3% раствора в хлороформе.The oligomerization process was carried out in a glass flask (0.4 L volume, heated surface - 0.025 m 2 ) equipped with a stirrer, reflux condenser, condenser refrigerator and bubbler for supplying an inert gas - nitrogen. 200 g of butyl lactate (1.37 mol) and 0.08 g (0.04% wt.) Of catalyst (SnCl 4 ) were charged into the flask. The stirrer was started, nitrogen supply (1 ml / min), and then the flask was immersed in an oil bath with an oil temperature of 180 ° C. The process was carried out for 4.8 hours with a gradual increase in the temperature of the oil in the bath from 180 to 200 ° C and the flow rate of nitrogen from 1 to 20 ml / min. The butanol formed by the reaction with a part of butyl lactate with an inert gas stream from the upper part of the reflux condenser was sent to a condenser refrigerator, and the resulting liquid condensate was collected in a receiver. The viscous product of a light brown color remaining in the flask after completion of the process is butyl ether of lactic acid oligomers (BEOMK). The molecular weight of the obtained oligomers was determined by gel permeation chromatography (GPC) on a BISCHOFF instrument equipped with a UV detector (254 nm) using a 300 mm long Shode GPC K-802 polymer column with a diameter of 8.0 mm. Chloroform with a feed rate of 1 ml / min and a thermostat temperature of 300 ° C was used as an eluent. A sample of oligomers was introduced as a 3% solution in chloroform.

Всего было получено:Total received:

110 г конденсата состава, % мас.: бутанол - 75; бутиллактат - 25.110 g of the condensate composition,% wt .: butanol - 75; butyl lactate - 25.

90 г БЭОМК, средней молекулярной массы 1345.90 g BEOMK, average molecular weight 1345.

Степень конверсии бутиллактата - 86.3%. Производительность процесса в расчете на превращенный бутиллактат - 1.4 кг бутиллактата/(м2реактора*час).The degree of conversion of butyl lactate is 86.3%. The productivity of the process per converted butyl lactate is 1.4 kg of butyl lactate / (m 2 reactor * hour).

Пример 2Example 2

Процесс осуществляли аналогично примеру 2, но в качестве сложного эфира использовали этиллактат (200 г, 1.69 моль). Процесс осуществляли в течение 5.2 час при постепенном увеличении температуры от 150 до 200°C. Оставшийся в колбе после завершения процесса вязкий продукт светло-коричневого цвета - этиловый эфир олигомеров молочной кислоты (ЭЭОМК), анализировали, определяя его среднюю молекулярную массу методом ГПХ, как в примере 1.The process was carried out analogously to example 2, but ethyl ester (200 g, 1.69 mol) was used as the ester. The process was carried out for 5.2 hours with a gradual increase in temperature from 150 to 200 ° C. The viscous product of a light brown color remaining in the flask after completion of the process — ethyl ester of lactic acid oligomers (EEOMC), was analyzed by determining its average molecular weight by GPC, as in Example 1.

Всего было получено:Total received:

87 г конденсата состава, % мас.: этанол - 70; этиллактат - 30.87 g of the condensate composition,% wt .: ethanol - 70; ethyl lactate - 30.

113 г ЭЭОМК, молекулярной массы 750.113 g of EEOMC, molecular weight 750.

Степень конверсии этиллактата - 86.9%. Производительность процесса в расчете превращенный этиллактат - 1.3 кг/(м2реактора*час).The degree of conversion of ethyl lactate is 86.9%. The productivity of the process in the calculation of converted ethyl lactate is 1.3 kg / (m 2 reactor * hour).

Пример 3Example 3

Процесс осуществляли аналогично примеру 2, но в качестве сложного эфира использовали метиллактат (200 г, 1.92 моль). Процесс осуществляли в течение 5.8 час при постепенном увеличении температуры от 140 до 200°C. Оставшийся в колбе после завершения процесса вязкий продукт светло-коричневого цвета - метиловый эфир олигомеров молочной кислоты (МЭОМК), анализировали, определяя его среднюю молекулярную массу методом ГПХ, как в примере 1.The process was carried out analogously to example 2, but methyl ester (200 g, 1.92 mol) was used as an ester. The process was carried out for 5.8 hours with a gradual increase in temperature from 140 to 200 ° C. The viscous product of a light brown color remaining in the flask after completion of the process — methyl ester of lactic acid oligomers (MEOMC), was analyzed by determining its average molecular weight by GPC, as in Example 1.

Всего было получено:Total received:

78 г конденсата состава, % мас.: метанол - 65; метиллактат - 35.78 g of the condensate composition,% wt .: methanol - 65; methyl lactate - 35.

122 г МЭОМК, молекулярной массы 1581.122 g of MEOMC, molecular weight 1581.

Степень конверсии метиллактата - 86.4%. Производительность процесса в расчете превращенный метиллактат - 1,2 кг/(м2реактора*час).The conversion of methyl lactate is 86.4%. The productivity of the process in the calculation of converted methyl lactate is 1.2 kg / (m 2 reactor * hour).

Пример 4Example 4

Процесс олигомеризации осуществляли в роторно-пленочном испарителе (РПИ) марки «Heidolph», имеющем вращающуюся колбу-реактор (объем 1,0 л, обогреваемая поверхность - 0.025 м2), снабженную устройством подачи инертного газа в пространство колбы.The oligomerization process was carried out in a Heidolph brand rotary-film evaporator (RPI) having a rotating reactor flask (volume 1.0 l, heated surface 0.025 m 2 ) equipped with an inert gas supply device to the flask space.

В колбу-реактор загружали 200 г бутиллактата (1.37 моль) и 0.06 г (0.03% мас.) катализатора (SnCl4), запускали роторный механизм вращения колбы со скоростью 60 об/мин, подачу азота со скоростью 1 мл/час и погружали колбу-реактор в масляную баню с температурой масла 180°C.200 g of butyl lactate (1.37 mol) and 0.06 g (0.03% wt.) Of catalyst (SnCl 4 ) were charged into the reactor flask, the flask rotated at 60 rpm, nitrogen was supplied at a speed of 1 ml / h and the flask was immersed -reactor in an oil bath with an oil temperature of 180 ° C.

Процесс осуществляют в течение 4.3 час при постепенном увеличении температуры масла в бане от 180 до 200°C и скорости подачи азота от 1 до 20 мл/мин.The process is carried out for 4.3 hours with a gradual increase in the temperature of the oil in the bath from 180 to 200 ° C and the flow rate of nitrogen from 1 to 20 ml / min.

Образующиеся в колбе-реакторе пары бутанола с примесью бутиллактата с потоком инертного газа отводили из объема колбы-реактора, в холодильнике 5 конденсировали бутанол и бутиллактат и собирали их в приемнике 6. Молекулярную массу полученных олигомеров определяли аналогично примеру 1.Butanol vapors formed in the reactor flask mixed with butyl lactate with an inert gas stream were removed from the reactor flask volume, butanol and butyl lactate were condensed in the refrigerator 5 and collected in receiver 6. The molecular weight of the obtained oligomers was determined analogously to Example 1.

Всего было получено:Total received:

111 г конденсата состава, % мас.: бутанол - 76; бутиллактат - 24.111 g of condensate composition,% wt .: butanol - 76; butyl lactate - 24.

89 г БЭОМК, молекулярной массы 1867.89 g BEOMK, molecular weight 1867.

Степень конверсии бутиллактата - 86.7%. Производительность процесса в расчете на превращенный бутиллактат - 1.6 кг бутиллактата/(м2реактора*час).The degree of conversion of butyl lactate is 86.7%. The productivity of the process per converted butyl lactate is 1.6 kg of butyl lactate / (m 2 reactor * hour).

Пример 5Example 5

Процесс осуществляли аналогично примеру 1, но в колбу загружали 40 г БЭОМК, полученного в примере 1 (MM=1345), 160 г (1.1. моль) бутиллактата и 0.04 г катализатора (SnCl4). Полученную смесь при перемешивании выдерживали при температуре 192°C в течение 20 мин и давлении 0.2 ати. После этого сбрасывали давление и начинали подачу азота. Процесс осуществляли в течение 3.1 час при постепенном увеличении температуры до 205°C. Молекулярную массу полученных олигомеров определяли аналогично примеру 1.The process was carried out analogously to example 1, but 40 g of BEOMC obtained in example 1 (MM = 1345), 160 g (1.1 mol) of butyl lactate and 0.04 g of catalyst (SnCl 4 ) were loaded into the flask. The resulting mixture with stirring was kept at a temperature of 192 ° C for 20 min and a pressure of 0.2 ati. After that, the pressure was released and nitrogen supply was started. The process was carried out for 3.1 hours with a gradual increase in temperature to 205 ° C. The molecular weight of the obtained oligomers was determined analogously to example 1.

Всего было получено:Total received:

84 г конденсата состава, % мас.: бутанол - 77; бутиллактат - 23.84 g of condensate composition,% wt .: butanol - 77; butyl lactate - 23.

116 г олигомера, молекулярной массы 1022.116 g of oligomer, molecular weight 1022.

Степень конверсии бутиллактата 87.9%. Производительность процесса в расчете на превращенный бутиллактат - 1.7 г/(м2*час).The degree of conversion of butyl lactate 87.9%. The productivity of the process per converted butyl lactate is 1.7 g / (m 2 * hour).

Пример 6Example 6

Процесс осуществляли аналогично примеру 4, но в колбу-реактор загружали 20 г олигомера, полученного в примере 3 (MM=1581) и 0.05 г катализатора (SnCl4) и 180 г метиллактата (1.73 моль). Включали вращение колбы со скоростью 60 об/мин, и погружали колбу-реактор в масляную баню 3 с температурой масла 153°C и выдерживали данную смесь под давлением 0.3 ати в течение 12 мин. После этого сбрасывали давление до атмосферного и начинали подачу азота. Процесс осуществляли в течение 4.8 час при постепенном увеличении температуры до 205°C. Молекулярную массу полученных олигомеров определяли аналогично примеру 1.The process was carried out analogously to example 4, but 20 g of the oligomer obtained in example 3 (MM = 1581) and 0.05 g of catalyst (SnCl 4 ) and 180 g of methyl lactate (1.73 mol) were loaded into the reactor flask. The flask was turned on at a speed of 60 rpm, and the reactor flask was immersed in an oil bath 3 with an oil temperature of 153 ° C and this mixture was kept under a pressure of 0.3 atm for 12 min. After that, the pressure was released to atmospheric pressure and nitrogen supply was started. The process was carried out for 4.8 hours with a gradual increase in temperature to 205 ° C. The molecular weight of the obtained oligomers was determined analogously to example 1.

Всего было получено:Total received:

60 г конденсата состава, % мас.: метанол - 80; метиллактат - 20.60 g of the condensate composition,% wt .: methanol - 80; methyl lactate - 20.

140 г МЭОМК средней молекулярной массы 1119.140 g MEOMC average molecular weight 1119.

Степень конверсии бутиллактата 93.3%. Производительность процесса в расчете на превращенный метиллактат - 1,4 кг/(м2*час).The degree of conversion of butyl lactate 93.3%. The productivity of the process per converted methyl lactate is 1.4 kg / (m 2 * hour).

Стадия деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты в L-лактидStage depolymerization of the alkyl ester of lactic acid oligomers in L-lactide

Пример 7Example 7

Процесс деполимеризации осуществляли в стеклянной колбе-реакторе (объемом 0.4 л, обогреваемая поверхность - 0.025 м2), снабженной термометром, мешалкой и холодильником. Полученный в примере 1 бутиловый эфир олигомеров молочной кислоты (90 г) молекулярной массы 1345 вместе с катализатором (0.08 г), оставшимся в олигомерах после завершения стадии олигомеризации, загружали в колбу-реактор. Содержимое колбы нагревали, одновременно создавая вакуум, и при достижении 215±5°C, остаточного давления 5 мм рт.ст. начинали отбор паров лактида. Образующиеся пары лактида, поступая в холодильник, в рубашку которого подавали горячу воду с температурой 95°C, конденсировали и собирали в колбу-приемник жидких продуктов деполимеризации. Для предотвращения попадания паров лактида в линию вакуума колба-приемник была помещена в ледяную баню и снабжена обратным холодильником, охлаждаемым холодной водой с температурой 15±5°C. Процесс деполимеризации осуществляли 1.5 час до полного прекращения выделения паров лактида из колбы-реактора.The depolymerization process was carried out in a glass flask reactor (0.4 L in volume, heated surface - 0.025 m 2 ), equipped with a thermometer, stirrer and refrigerator. Obtained in example 1, butyl ether of lactic acid oligomers (90 g) of molecular weight 1345, together with the catalyst (0.08 g) remaining in the oligomers after completion of the oligomerization step, were loaded into the reactor flask. The contents of the flask were heated, while simultaneously creating a vacuum, and when reaching 215 ± 5 ° C, a residual pressure of 5 mm Hg began the selection of lactide vapors. The resulting lactide vapors entering the refrigerator, in the jacket of which hot water with a temperature of 95 ° C was supplied, were condensed and collected in the receiver flask of liquid depolymerization products. To prevent lactide vapor from entering the vacuum line, the receiver flask was placed in an ice bath and equipped with a reflux condenser cooled by cold water with a temperature of 15 ± 5 ° C. The depolymerization process was carried out 1.5 hours until the lactide vapors from the reactor flask were completely stopped.

Всего было получено:Total received:

Лактида-сырца (73 г) состава, % мас.: L-лактид - 82.3; мезо-лактид - 2.6; бутиллактат - 4.5; бутиловый эфир димеров молочной кислоты - 10.6.Raw lactide (73 g) composition,% wt .: L-lactide - 82.3; meso-lactide - 2.6; butyl lactate - 4.5; butyl ether of lactic acid dimers - 10.6.

Кубового остатка (17 г), содержащего бутиловые эфиры олигомеров молочной кислоты средней молекулярной массой 1895 и катализатор (0.08 г).VAT residue (17 g) containing butyl esters of lactic acid oligomers with an average molecular weight of 1895 and a catalyst (0.08 g).

Степень конверсии олигомеров - 81%. Выход чистого L-лактида в расчете на взятые олигомеры - 66.8% мас.The degree of conversion of oligomers is 81%. The yield of pure L-lactide calculated on the oligomers taken was 66.8% wt.

Производительность установки по чистому L-лактиду: 1.6 кг лактида/(м2*час).Productivity of the plant for pure L-lactide: 1.6 kg of lactide / (m 2 * hour).

Пример 8Example 8

Процесс деполимеризации осуществляли в роторно-пленочном испарителе (РПИ) марки «Heidolph». Полученные в примере 4 олигомеры в количестве 88 г молекулярной массы 2034 вместе с катализатором (0.06 г), оставшимся после завершения стадии олигомеризации, загружали в колбу-реактор с поверхностью теплообмена 0,025 м2. Колбу-реактор погружали в масленую баню с температурой 220°C, запускали роторный механизм (вращение колбы) со скоростью 60 об/мин и создавали в системе вакуум 2-4 мм рт.ст. Образующиеся в процессе протекания реакции деполимеризации пары лактида поступали в холодильник, через рубашку которого прокачивали теплоноситель с температурой 95°C, конденсировались, а конденсат накапливался в колбе-приемнике. Процесс проводили в течение 1.2 час до полного прекращения выделения паров из колбы-реактора.The depolymerization process was carried out in a rotary film evaporator (EPI) of the Heidolph brand. The oligomers obtained in Example 4 in an amount of 88 g of molecular weight 2034 together with the catalyst (0.06 g) remaining after the oligomerization step was completed were charged into a reactor flask with a heat exchange surface of 0.025 m 2 . The reactor flask was immersed in an oil bath with a temperature of 220 ° C, the rotor mechanism (flask rotation) was started at a speed of 60 rpm and a vacuum of 2-4 mm Hg was created in the system. The lactide vapors formed during the course of the depolymerization reaction were sent to the refrigerator, through the jacket of which the coolant with a temperature of 95 ° C was pumped, condensed, and the condensate accumulated in the receiver flask. The process was carried out for 1.2 hours until the vapor evolution from the reactor flask was completely stopped.

Всего было получено:Total received:

Лактида-сырца (73 г) состава, % мас.: L-лактид - 86.1; мезо-лактид - 2.4; бутиллактат - 3.5; бутиловый эфир димеров молочной кислоты - 8.0.Raw lactide (73 g) composition,% wt.: L-lactide - 86.1; meso-lactide - 2.4; butyl lactate - 3.5; butyl ether of lactic acid dimers - 8.0.

Кубового остатка (16 г), содержащего бутиловый эфир олигомеров молочной кислоты средней молекулярной массой 4700 и катализатор (0.08 г).VAT residue (16 g) containing butyl ether of lactic acid oligomers with an average molecular weight of 4700 and a catalyst (0.08 g).

Степень конверсии олигомеров - 83%.The degree of conversion of oligomers is 83%.

Выход чистого L-лактида в расчете на взятые олигомеры - 71.4% мас.The yield of pure L-lactide calculated on the oligomers taken is 71.4% wt.

Производительность установки по чистому лактиду: 2.1 кг лактида/(м2*час).Productivity of the plant for pure lactide: 2.1 kg of lactide / (m 2 * hour).

Пример 9Example 9

Иллюстрирует возможность рецикла побочных продуктов (кубовых продуктов), образующихся на стадии деполимеризации, на стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты.Illustrates the possibility of recycling by-products (bottoms) formed at the depolymerization stage to the oligomerization stage of the lactic acid ester.

Кубовые продукты примера 7 (17 г MM=1895, в т.ч. катализатора 0.08 г), примера 8 (16 г MM=4700, в т.ч. 0.08 г катализатора), примера 9 (18 г MM=1461, в т.ч. 0.067 г катализатора) смешивали с 183 г бутиллактата. Полученную смесь выдерживали при 195°C и 0.3 ати в течение 16 мин. Процесс олигомеризации полученной смеси осуществляли в течение 2.9 час аналогично примеру 1. Было получено 181 г БЭОМК, средней молекулярной массы 1243. Производительность процесса в расчете на превращенный бутиллактат - 2.2 кг бутиллактата/(м2реактора*час).VAT products of example 7 (17 g MM = 1895, including catalyst 0.08 g), example 8 (16 g MM = 4700, including 0.08 g of catalyst), example 9 (18 g MM = 1461, including 0.067 g of catalyst) was mixed with 183 g of butyl lactate. The resulting mixture was kept at 195 ° C and 0.3 atm for 16 min. The oligomerization of the resulting mixture was carried out for 2.9 hours in the same manner as in Example 1. 181 g of BEOMC, average molecular weight of 1243 were obtained. The productivity of the process per converted butyl lactate was 2.2 kg of butyl lactate / (m 2 reactor * hour).

Проведение процесса данным способом позволяет уменьшить время проведения процессов олигомеризации до 2.9-5.8 час и деполимеризации до 1.5-2.2 час, а также снизить содержание мезо-лактида в лактиде-сырце до 2.4-2.6%.Carrying out the process by this method allows to reduce the time of oligomerization processes to 2.9-5.8 hours and depolymerization to 1.5-2.2 hours, as well as reduce the content of meso-lactide in raw lactide to 2.4-2.6%.

Claims (4)

1. Способ получения L-лактида, включающий стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты в алкиловый эфир олигомеров молочной кислоты в токе инертного газа при атмосферном давлении и повышенной температуре и стадию деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты при повышенной температуре и под вакуумом, осуществляемых в присутствии одного и того же катализатора - соединений олова (IV), в котором в качестве катализатора стадий олигомеризации и деполимеразации используют четыреххлористое олово.1. A method for producing L-lactide, comprising the step of oligomerizing a lactic acid ester into the alkyl ester of lactic acid oligomers in an inert gas stream at atmospheric pressure and elevated temperature, and the step of depolymerizing the alkyl ester of lactic acid oligomers at elevated temperature and under vacuum, carried out in the presence of one and the same catalyst, tin (IV) compounds, in which tin tetrachloride is used as a catalyst for the oligomerization and depolymerization stages. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадию олигомеризации подают смесь сложного эфира молочной кислоты, сложного эфира олигомеров молочной кислоты и катализатора, предварительно выдержанную под давлением при температуре выше температуры кипения сложного эфира молочной кислоты в течение, по крайней мере, 10 мин.2. The method according to claim 1, characterized in that at the stage of oligomerization serves a mixture of lactic ester, ester of lactic acid oligomers and catalyst, previously kept under pressure at a temperature above the boiling point of the lactic ester for at least 10 min. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве сложного эфира олигомеров используют кубовые продукты стадии деполимеризации, содержащие сложный эфир олигомеров молочной кислоты и катализатор.3. The method according to claim 2, characterized in that the cubic products of the depolymerization stage containing the ester of lactic acid oligomers and a catalyst are used as oligomer esters. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что олигомеризацию осуществляют в роторно-пленочном испарителе. 4. The method according to claim 2, characterized in that the oligomerization is carried out in a rotary film evaporator.
RU2011113392/04A 2011-04-07 2011-04-07 Method of producing l-lactide RU2460726C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113392/04A RU2460726C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Method of producing l-lactide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113392/04A RU2460726C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Method of producing l-lactide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2460726C1 true RU2460726C1 (en) 2012-09-10

Family

ID=46938902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011113392/04A RU2460726C1 (en) 2011-04-07 2011-04-07 Method of producing l-lactide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2460726C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631110C1 (en) * 2016-12-20 2017-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method for l-lactide obtaining
RU2695998C1 (en) * 2018-04-17 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук (ИМХ РАН)" Method for catalytic synthesis of lactide in the presence of inorganic additives

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5247059A (en) * 1992-01-24 1993-09-21 Cargill, Incorporated Continuous process for the manufacture of a purified lactide from esters of lactic acid
EP1310496A1 (en) * 2000-08-11 2003-05-14 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Process for the preparation of cyclic esters and method for purification of the same
EP2264020A1 (en) * 2009-05-20 2010-12-22 Korea Research Institute Of Chemical Technology Catalyst for direct conversion of esters of lactic acid to lactide and the method for producing lactide using the same
RU2009118566A (en) * 2006-11-28 2011-01-10 ПУРАК Биокем БВ (NL) STABLE PARTICLES OF LACTIDE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5247059A (en) * 1992-01-24 1993-09-21 Cargill, Incorporated Continuous process for the manufacture of a purified lactide from esters of lactic acid
EP1310496A1 (en) * 2000-08-11 2003-05-14 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Process for the preparation of cyclic esters and method for purification of the same
RU2009118566A (en) * 2006-11-28 2011-01-10 ПУРАК Биокем БВ (NL) STABLE PARTICLES OF LACTIDE
EP2264020A1 (en) * 2009-05-20 2010-12-22 Korea Research Institute Of Chemical Technology Catalyst for direct conversion of esters of lactic acid to lactide and the method for producing lactide using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631110C1 (en) * 2016-12-20 2017-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method for l-lactide obtaining
RU2695998C1 (en) * 2018-04-17 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук (ИМХ РАН)" Method for catalytic synthesis of lactide in the presence of inorganic additives

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2922303B2 (en) Method for producing cyclic ester from hydroxy acid and its derivative
EP0722433B1 (en) Method to produce cyclic esters
KR930006048B1 (en) Process for the continuous production of high-molecular polybutylene terephthalate
KR0171432B1 (en) Lactide production from dehydration of aqueous lactic acid feed
EP2969092B1 (en) Process and apparatus for purification of a stream containing a cyclic ester of an alpha-hydroxycarboxylic acid
EP2980084B1 (en) Method for producing glycolide
JPH06501467A (en) Direct production of lactide from lactic acid using a catalyst
RU2631503C2 (en) Quality test of polymerized lactic acid and method of its implementation
RU2460726C1 (en) Method of producing l-lactide
CN107531663B (en) Method and apparatus for producing lactide
CN105315155B (en) The method for preparing glycolic acid oligomer
RU2631110C1 (en) Method for l-lactide obtaining
US5196551A (en) Co-vaporization process for preparing lactide
WO2022139675A1 (en) Process for the production of lactide
KR101183982B1 (en) Process for preparing lactide and polylactide from Lactic acid fermentation
UA141885U (en) METHOD OF OBTAINING LACTID FROM ALKYLLACTATES
RU2807294C1 (en) Method of obtaining methyl lactate
JPH10168077A (en) Production of lactide
CN107032955B (en) Method for synthesizing 3-methyl-3-butene-1-ol
CN110944971B (en) Method for producing formic acid using low boiling point formate
WO2023139207A1 (en) Method for processing lactides
CA2132843C (en) Process for the production of cyclic esters from hydroxy acids and derivatives therefrom
TW202340349A (en) Improved method of depolymerization of polyethylene terephthalate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150408

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161027

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190408