RU2693385C1 - Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine - Google Patents

Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine Download PDF

Info

Publication number
RU2693385C1
RU2693385C1 RU2019107905A RU2019107905A RU2693385C1 RU 2693385 C1 RU2693385 C1 RU 2693385C1 RU 2019107905 A RU2019107905 A RU 2019107905A RU 2019107905 A RU2019107905 A RU 2019107905A RU 2693385 C1 RU2693385 C1 RU 2693385C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lactic acid
glycerol
glycerin
oligomeric esters
glycerine
Prior art date
Application number
RU2019107905A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Львович Есипович
Сергей Александрович Завражнов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2019107905A priority Critical patent/RU2693385C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2693385C1 publication Critical patent/RU2693385C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/66Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety
    • C07C69/67Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of saturated acids
    • C07C69/675Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of saturated acids of saturated hydroxy-carboxylic acids
    • C07C69/68Lactic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerol of formula
Figure 00000006
,
where n = 2–10, with number-average molecular weight from 620 to 2,500, as a starting substance, an aqueous solution of glycerol is used, at the first stage is converted to aqueous mixture of lactic acid and glycerine in controlled molar ratio lactic acid: glycerol = 6:1; 10:1; 20:1; 30:1 in the presence of a highly selective heterogeneous copper-containing oxide catalyst in amount of 1.5–3.0 wt % of weight of glycerol while heating to 220–240 °C for 6–8 hours, with further reaction of obtained mixtures while heating to 140–180 °C and residual pressure of 4,000–400 Pa to form branched oligoester.
EFFECT: technical result consists in obtaining oligomeric esters of lactic acid and glycerine from an aqueous solution of glycerol in a controlled molar ratio while heating in the presence of a catalyst followed by condensation in a vacuum.
1 cl, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению молочной кислоты и новых производных на ее основе - разветвленных олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина, которые могут быть использованы в качестве пищевых добавок, пластификаторов, а также в составе биоразлагаемых материалов биомедицинского назначения.The invention relates to the chemical industry, namely, to obtain lactic acid and new derivatives based on it - branched oligomeric esters of lactic acid and glycerin, which can be used as food additives, plasticizers, as well as in biodegradable materials for biomedical use.

В настоящее время молочную кислоту промышленно получают ферментативными способами из различного растительного сырья [WO 2006124633 A1, опубл. 23.11.2006; CA 2748354 A1, опубл. 01.06.2010]. Данные процессы обладают рядом существенных недостатков, таких как низкая производительность процесса, обязательное наличие сложных и затратных стадий выделения и очистки целевого продукта, обусловливающие высокую конечную стоимость очищенной молочной кислоты.Currently, lactic acid is industrially produced by enzymatic methods from various plant materials [WO 2006124633 A1, publ. 11/23/2006; CA 2748354 A1, publ. 06/01/2010] These processes have a number of significant drawbacks, such as low productivity of the process, the obligatory presence of complex and costly stages of isolation and purification of the target product, causing a high final cost of purified lactic acid.

Известны способы каталитического синтеза молочной кислоты, в частности, из биодоступного глицерина, образующегося в качестве побочного продукта при производстве биодизеля. Так, в патенте [US 20090088589 A1, опубл. 02.04.2009] описан гидротермальный процесс синтеза молочной кислоты при 300°С и 100 МПа, осуществляемый в автоклаве. Его недостатком является необходимость проведения процесса в жестких условиях, что обусловливает высокие материальные и энергетические затраты. Кроме того, реакционная смесь после завершения процесса содержит комплекс трудноотделяемых побочных продуктов, что делает нецелесообразным промышленное осуществление предлагаемого процесса. Known methods for the catalytic synthesis of lactic acid, in particular, from bioavailable glycerol, formed as a by-product in the production of biodiesel. So, in the patent [US 20090088589 A1, publ. 04/02/2009] described hydrothermal synthesis of lactic acid at 300 ° C and 100 MPa, carried out in an autoclave. Its disadvantage is the need to conduct the process in harsh conditions, which leads to high material and energy costs. In addition, the reaction mixture after the completion of the process contains a complex of difficult to separate by-products, which makes it impractical for the industrial implementation of the proposed process.

Известны способы синтеза молочной кислоты в присутствии гетерогенных каталитических систем. Так, описан жидкофазный способ получения молочной кислоты с использованием Pt-содержащих катализаторов, нанесенных на различные подложки, такие как Pt/Al2O3, Pt/ZrO2, Pt/C [патент EP 2606968 A2, опубл. 26.06.2013]. Недостатком процесса является невысокая селективность образования молочной кислоты (40-70%), а также необходимость сложного отделения целевого продукта от побочных продуктов, а именно других карбоновых кислот (глицериновой, гликолевой, пировиноградной и уксусной). Known methods for the synthesis of lactic acid in the presence of heterogeneous catalytic systems. Thus, the described liquid-phase method of producing lactic acid using Pt-containing catalysts deposited on various substrates, such as Pt / Al 2 O 3 , Pt / ZrO 2 , Pt / C [patent EP 2606968 A2, publ. 06.26.2013] The disadvantage of the process is the low selectivity of the formation of lactic acid (40-70%), as well as the need for complex separation of the target product from by-products, namely other carboxylic acids (glyceric, glycolic, pyruvic and acetic).

Наиболее близким к предлагаемому на первой стадии данного изобретения способу получения молочной кислоты является гидротермальный синтез молочной кислоты в присутствии различных медьсодержащих катализаторов в щелочной среде [патент US 20120253067 A1, опубл. 04.10.2012]. Его недостатком также является недостаточно высокое значение селективности по целевому продукту (40-78%). При этом в патенте не отражена зависимость влияния свойств каталитических частиц на селективность образования молочной кислоты.Closest to the proposed in the first stage of this invention, the method of producing lactic acid is hydrothermal synthesis of lactic acid in the presence of various copper-containing catalysts in an alkaline medium [US patent 20120253067 A1, publ. 10/04/2012]. Its disadvantage is also an insufficiently high value of selectivity for the target product (40-78%). However, the patent does not reflect the dependence of the influence of the properties of catalytic particles on the selectivity of the formation of lactic acid.

Известны продукты на основе молочной кислоты, представляющие собой:Known products based on lactic acid, which are:

- глицеролактатные или глицероацетатные эфиры, используемые в качестве источника энергии для мышц и тканей (US 6743821 B2, опубл. 01.06.2004);- glycerolactate or glyceroacetate esters used as an energy source for muscles and tissues (US 6743821 B2, publ. 06/01/2004);

- сложные эфиры полиглицерина и молочной кислоты, применяемые в качестве эмульгаторов в пищевой и табачной промышленности (CN 103145552 A, опубл. 12.06.13); - esters of polyglycerol and lactic acid, used as emulsifiers in the food and tobacco industry (CN 103145552 A, publ. 12.06.13);

- сложные эфиры молочной кислоты, используемые в качестве ферроэлектрического жидкокристаллического материала (US 7005535, опубл. 28.02.2006); - esters of lactic acid, used as a ferroelectric liquid-crystalline material (US 7005535, publ. February 28, 2006);

Задача данного изобретения заключается в разработке способа синтеза новых разветвленных олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина формулы I, состоящего из стадий селективного получения молочной кислоты и глицерина из водного раствора глицерина в различном контролируемом соотношении с последующей их конденсацией с образованием целевых олигомерных продуктов.The objective of the invention is to develop a method for the synthesis of new branched oligomeric esters of lactic acid and glycerin formula I, consisting of the stages of selective production of lactic acid and glycerol from an aqueous solution of glycerin in a different controlled ratio, followed by their condensation with the formation of the target oligomeric products.

Figure 00000001
Figure 00000001

где n=2-10.where n = 2-10.

Технический результат заключается в получении олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина из водного раствора глицерина в контролируемом мольном соотношении при нагревании в присутствии катализатора с последующей конденсацией в вакууме.The technical result consists in obtaining oligomeric esters of lactic acid and glycerol from an aqueous solution of glycerin in a controlled molar ratio when heated in the presence of a catalyst, followed by condensation in vacuum.

Технический результат достигается в способе получения биоразлагаемых разветвленных олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина формулой

Figure 00000002
The technical result is achieved in the method of obtaining biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerol by the formula
Figure 00000002

где n=2-10, со среднечисловыми молекулярными массами от 620 до 2500, в качестве исходного вещества используется водный раствор глицерина, на первой стадии превращающийся в водную смесь молочной кислоты и глицерина в контролируемом мольном соотношении молочная кислота : глицерин = 6:1; 10:1; 20:1; 30:1 в присутствии высокоселективного гетерогенного медьсодержащего оксидного катализатора в количестве 1,5-3,0% масс. от массы глицерина при нагревании до 220-240°С в течение 6-8 часов, с дальнейшим взаимодействием полученных смесей при нагревании до 140-180°С и остаточном давлении 4000-400 Па с образованием разветвленных олигоэфиров. where n = 2-10, with number average molecular weights from 620 to 2500, an aqueous solution of glycerin is used as the starting material, which in the first stage turns into an aqueous mixture of lactic acid and glycerin in a controlled molar ratio of lactic acid: glycerin = 6: 1; 10: 1; 20: 1; 30: 1 in the presence of highly selective heterogeneous copper-containing oxide catalyst in the amount of 1.5-3.0% of the mass. from the mass of glycerol when heated to 220-240 ° C for 6-8 hours, with the further interaction of the mixtures when heated to 140-180 ° C and a residual pressure of 4000-400 Pa with the formation of branched oligoesters.

Идентификацию реакционной смеси после первой стадии проводили с помощью метода хромато-масс-спектроскопии на газовом хроматографе GCMS-QP2010 (Shimadzu) с использованием колонки ZB-FFAP (30м х 0,32мм х 0,25 мкм). Количественный анализ продуктов осуществлялся методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе с рефрактометрическим детектором на колонке Rezex ROA-Organic acid (300 мм х 7.8 мм, Phenomenex). В качестве элюента использовался водный 0,01 М раствор серной кислоты с расходом 0,5 мл/мин. Температура анализа составляет 60°С.Identification of the reaction mixture after the first stage was performed using gas chromatography-mass spectroscopy on a GCMS-QP2010 gas chromatograph (Shimadzu) using a ZB-FFAP column (30 mx 0.32 mm x 0.25 µm). Quantitative analysis of the products was carried out by HPLC on a liquid chromatograph with a refractometric detector on a Rezex ROA-Organic acid column (300 mm x 7.8 mm, Phenomenex). An aqueous 0.01 M solution of sulfuric acid was used as the eluent with a flow rate of 0.5 ml / min. The temperature of the analysis is 60 ° C.

Структуры синтезированных олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина доказаны данными ИК и ЯМР - спектроскопии. The structures of the synthesized oligomeric esters of lactic acid and glycerol are proved by IR and NMR spectroscopy data.

Молекулярно-массовое распределение полученных олигомеров определялось методом ГПХ.The molecular weight distribution of the oligomers obtained was determined by GPC.

Изобретение позволяет добиться следующих преимуществ: молочная кислота, используемая в процессе, получается в результате гидротермального синтеза в присутствии высокоселективного гетерогенного медьсодержащего оксидного катализатора из водного раствора глицерина. В предлагаемых условиях происходит высокоселективное образование молочной кислоты за указанное время, при этом частично непрореагировавший глицерин используется в качестве реактанта на второй стадии. Необходимое соотношение компонентов, от которого зависит строение и свойства олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина, обеспечивается контролируемым варьированием параметров гидротермального процесса.The invention allows to achieve the following advantages: the lactic acid used in the process is obtained as a result of hydrothermal synthesis in the presence of a highly selective heterogeneous copper-containing oxide catalyst from an aqueous solution of glycerol. Under the proposed conditions, a highly selective formation of lactic acid takes place over a specified time, with partially unreacted glycerin being used as the reactant in the second stage. The required ratio of components, on which the structure and properties of oligomeric esters of lactic acid and glycerin depend, is ensured by controlled variation of the parameters of the hydrothermal process.

Для реализации способа используются следующие вещества:To implement the method uses the following substances:

Глицерин квалификации ч.д.а. (ГОСТ 6259-75);Glycerin qualification h.d.a. (GOST 6259-75);

Гидроксид натрия х.ч. (ГОСТ 4328-77);Sodium hydroxide x.h. (GOST 4328-77);

Оксид меди (I) с размером частиц 30-45 нм [M. A. Khan, Mahboob Ullah, Tariq Iqbal, Hasan Mahmood, Ayaz A. Khan, Muhammad Shafique, A. Majid, Azhar Ahmed and Nawazish A. Khan. Surfactant Assisted Synthesis of Cuprous Oxide (Cu2O) Nanoparticles via Solvothermal Process. Nanoscience and Nanotechnology Research. 2015; 3(1):16-22];Copper (I) oxide with a particle size of 30-45 nm [MA Khan, Mahboob Ullah, Tariq Iqbal, Hasan Mahmood, Ayaz A. Khan, Muhammad Shafique, A. Majid, Azhar Ahmed and Nawazish A. Khan. Surfactant Assisted Synthesis of Cuprous Oxide (Cu 2 O) Nanoparticles via Solvothermal Process. Nanoscience and Nanotechnology Research . 2015; 3 (1): 16-22];

Оксид олова (II), «Aldrich», CAS № 21651-19-4;Tin (II) oxide, "Aldrich", CAS No. 21651-19-4;

Метанол х.ч. (ГОСТ 6995-77);Methanol h.ch. (GOST 6995-77);

Хлороформ (ГОСТ 20015-88);Chloroform (GOST 20015-88);

Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72).Distilled water (GOST 6709-72).

Способ получения олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина реализуется в две стадии:The method of obtaining oligomeric esters of lactic acid and glycerin is implemented in two stages:

1. Синтез молочной кислоты из водного раствора глицерина, в результате которого образующийся продукт представляет собой смесь молочная кислота:глицерин:вода (МГВ) в различных соотношениях. 1. Synthesis of lactic acid from an aqueous solution of glycerin, as a result of which the resulting product is a mixture of lactic acid: glycerin: water (MGW) in various ratios.

Пример 1. Синтез МГВ-1.Example 1. Synthesis of MHV-1.

В реактор, оснащенный манометром, верхнеприводной мешалкой и термопарой, помещают 15,0 г (0,163 моль) глицерина, 7,16 г (0,179 моль) NaOH, 0,45 г (0,0031 моль) свежеприготовленного Cu2O, 285,0 мл воды, продувают инертным газом, нагревают при перемешивании (1000 об/мин) до 220°С и выдерживают в течение 6 часов. Затем реактор охлаждают, оксидный катализатор отделяют центрифугированием.15.0 g (0.163 mol) of glycerin, 7.16 g (0.179 mol) of NaOH, 0.45 g (0.0031 mol) of freshly prepared Cu 2 O, 285.0 are placed in a reactor equipped with a pressure gauge, an overhead stirrer and a thermocouple. ml of water, rinsed with an inert gas, heated with stirring (1000 rpm) to 220 ° C and incubated for 6 hours. Then the reactor is cooled, the oxide catalyst is separated by centrifugation.

Для удаления катионов натрия и выделения целевого продукта в виде смеси молочная кислота:глицерин:вода раствор после центрифугирования подвергается электродиализной очистке путем пропускания через 20 электродиализных ячеек, ограниченных биполярными мембранами (Fumatech BWT GmbH). Поскольку молочная кислота в растворе находится в виде натриевой соли, то не требуется добавление дополнительных количеств NaOH для увеличения электропроводности. Начальное значение силы тока составляет 7,5 А. Полный переход смеси лактата натрия и глицерина в молочную кислоту и глицерин происходит в течение 4,5 часов при 30°С, при этом требуемое напряжение возрастает с 9,0 В до 16,0 В. Значение pH продуктовой смеси после электродиализа находится в интервале 2,5-3,0.To remove sodium cations and isolate the target product as a mixture of lactic acid: glycerin: water, the solution after centrifugation is subjected to electrodialysis purification by passing through 20 electrodialysis cells limited to bipolar membranes (Fumatech BWT GmbH). Since the lactic acid in the solution is in the form of the sodium salt, it is not necessary to add additional amounts of NaOH to increase the conductivity. The initial value of the current is 7.5 A. The complete transition of a mixture of sodium lactate and glycerin to lactic acid and glycerin occurs within 4.5 hours at 30 ° C, with the required voltage increasing from 9.0 V to 16.0 V. The pH value of the product mixture after electrodialysis is in the range of 2.5-3.0.

Конверсия глицерина составляет 86,5 %. Выход молочной кислоты - 82,2%. Баланс по углероду - 97,7 %. Мольное соотношение молочная кислота : глицерин = 6,1:1.The conversion of glycerol is 86.5%. The yield of lactic acid is 82.2%. The carbon balance is 97.7%. The molar ratio of lactic acid: glycerin = 6.1: 1.

Пример 2. Синтез МГВ-2. Example 2. Synthesis of MHV-2.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 1 при 230°С в течение 8 часов.The reaction is carried out analogously to example 1 at 230 ° C for 8 hours.

Конверсия глицерина составляет 91,7 %. Выход молочной кислоты - 87,1 %. Баланс по углероду - 96,9 %. Мольное соотношение молочная кислота : глицерин = 10,5:1.The conversion of glycerol is 91.7%. The yield of lactic acid is 87.1%. The carbon balance is 96.9%. The molar ratio of lactic acid: glycerin = 10.5: 1.

Пример 3. Синтез МГВ-3. Example 3. Synthesis of MHV-3.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 1 в присутствии 0,9 г (0,0062 моль) свежеприготовленного Cu2O при 235°С в течение 8 часов. The reaction is carried out analogously to example 1 in the presence of 0.9 g (0.0062 mol) of freshly prepared Cu 2 O at 235 ° C for 8 hours.

Конверсия глицерина составляет 95,8 %. Выход молочной кислоты - 91,0 %. Баланс по углероду - 96,6 %. Мольное соотношение молочная кислота : глицерин = 21,5:1.The conversion of glycerol is 95.8%. The yield of lactic acid is 91.0%. The carbon balance is 96.6%. The molar ratio of lactic acid: glycerin = 21.5: 1.

Пример 4. Синтез МГВ-4. Example 4. Synthesis of MHV-4.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 1 в присутствии 0,9 г (0,0062 моль) свежеприготовленного Cu2O при 240°С в течение 8 часов. The reaction is carried out analogously to example 1 in the presence of 0.9 g (0.0062 mol) of freshly prepared Cu 2 O at 240 ° C for 8 hours.

Конверсия глицерина составляет 96,9 %. Выход молочной кислоты - 93,0 %. Баланс по углероду - 96,3 %. Мольное соотношение молочная кислота : глицерин = 30,1:1.The conversion of glycerol is 96.9%. The yield of lactic acid is 93.0%. The carbon balance is 96.3%. The molar ratio of lactic acid: glycerin = 30.1: 1.

2. Синтез олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина из смесей молочная кислота:глицерин:вода.2. Synthesis of oligomeric esters of lactic acid and glycerin from mixtures of lactic acid: glycerin: water.

Синтез олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина (олигоМГ) осуществляется по схеме II:Synthesis of oligomeric esters of lactic acid and glycerol (oligoMG) is carried out according to scheme II:

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 5. Синтез олигоМГ-1.Example 5. Synthesis of oligoMG-1.

В колбу, снабженную насадкой Кляйзена с холодильником, помещают 200,0 г МГВ-1, 2,0 г катализатора SnO и нагревают в течение 8 часов, отгоняя воду. При этом температуру повышают с 100 до 180°С и понижают давление с 16000 до 400 Па. Полученный продукт растворяют в 50 мл хлороформа и переосаждают 120 мл метанола, отфильтровывают осадок и сушат при 60°С в вакуумном сушильном шкафу до постоянной массы.In a flask equipped with a Claisen nozzle with a refrigerator, 200.0 g of MGW-1, 2.0 g of SnO catalyst are placed and heated for 8 hours to distill water. The temperature is raised from 100 to 180 ° C and the pressure is reduced from 16,000 to 400 Pa. The product obtained is dissolved in 50 ml of chloroform and 120 ml of methanol is replanted, the precipitate is filtered off and dried at 60 ° C in a vacuum oven to constant weight.

Выход олигоМГ-1 - 49,3 %.The yield of oligoMG-1 is 49.3%.

ИК-спектр: симметричные и ассиметричные колебания сложноэфирных С-О-С-групп при 1300-1059 см-1; валентные колебания карбонильных групп при 1754 см-1, валентные колебания СH2-групп при 2947 см-1, колебания ОН-групп около 3500 см-1.IR spectrum: symmetric and asymmetric vibrations of ester C – O – C groups at 1300–1059 cm –1 ; stretching vibrations of carbonyl groups at 1754 cm -1 , stretching vibrations of СH 2 -groups at 2947 cm -1 , vibrations of OH-groups about 3500 cm -1 .

ЯМР 1Н (δ, м.д.): 1,51 (-СН(СН 3)ОН в конечных лактатных звеньях), 1,59 (-СН(СН 3)О- в лактатных звеньях), 2,72 (-СН(СН3Н в конечных лактатных звеньях), 4,27 (-СН(СН3)ОН- в конечных лактатных звеньях), 4,35 (-ОСН 2СН- в глицериновом сегменте), 5,14 (-СН2СНОСН2- в глицериновом сегменте), 5,17 (-СН(СН3)О- в лактатных звеньях). NMR 1 H (δ, ppm): 1.51 (-CH (C H 3 ) OH in the final lactate units), 1.59 (-CH (C H 3 ) O- in the lactate units), 2, 72 (-CH (CH 3) N in the final lactate links), 4.27 (-C H (CH 3) OH in the final lactate links), 4.35 (-OC H 2 CH segment in glycerol) 5.14 (-CH 2 C H OCH 2 - in the glycerin segment), 5.17 (-C H (CH 3 ) O- in lactate units).

Пример 6. Синтез олигоМГ-2.Example 6. Synthesis of oligoMG-2.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 5, помещая в колбу МГВ-2.The reaction is carried out analogously to example 5, placing in the flask MGV-2.

Выход олигоМГ-2 - 56,3 %.The yield of oligoMG-2 is 56.3%.

ИК-спектр: симметричные и ассиметричные колебания сложноэфирных С-О-С-групп при 1298-1054 см-1; валентные колебания карбонильных групп при 1755 см-1, валентные колебания СH2-групп при 2940 см-1, колебания ОН-групп около 3500 см-1.IR spectrum: symmetric and asymmetric vibrations of ester С-О-С-groups at 1298-1054 cm -1 ; stretching vibrations of carbonyl groups at 1755 cm -1 , stretching vibrations of СH 2 -groups at 2940 cm -1 , vibrations of OH-groups about 3500 cm -1 .

ЯМР 1Н (δ, м.д.): 1,51 (-СН(СН 3)ОН в конечных лактатных звеньях), 1,59 (-СН(СН 3)О- в лактатных звеньях), 2,72 (-СН(СН3Н в конечных лактатных звеньях), 4,27 (-СН(СН3)ОН- в конечных лактатных звеньях), 4,35 (-ОСН 2СН- в глицериновом сегменте), 5,13 (-СН2СНОСН2- в глицериновом сегменте), 5,17 (-СН(СН3)О- в лактатных звеньях).NMR 1 H (δ, ppm): 1.51 (-CH (C H 3 ) OH in the final lactate units), 1.59 (-CH (C H 3 ) O- in the lactate units), 2, 72 (-CH (CH 3) N in the final lactate links), 4.27 (-C H (CH 3) OH in the final lactate links), 4.35 (-OC H 2 CH segment in glycerol) 5.13 (-CH 2 C H OCH 2 - in the glycerol segment), 5.17 (-C H (CH 3 ) O - in lactate units).

Пример 7. Синтез олигоМГ-3.Example 7. Synthesis of oligoMG-3.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 5, помещая в колбу МГВ-3.The reaction is carried out analogously to example 5, placing in the flask MGV-3.

Выход олигоМГ-3 - 62,1 %.The yield of oligoMG-3 is 62.1%.

ИК-спектр: симметричные и ассиметричные колебания сложноэфирных С-О-С-групп при 1300-1050 см-1; валентные колебания карбонильных групп при 1756 см-1, валентные колебания СH2-групп при 2944 см-1, колебания ОН-групп около 3500 см-1.IR spectrum: symmetric and asymmetric vibrations of ester C – O – C groups at 1300–1050 cm –1 ; stretching vibrations of carbonyl groups at 1756 cm -1 , stretching vibrations of СH 2 -groups at 2944 cm -1 , vibrations of OH-groups about 3500 cm -1 .

ЯМР 1Н (δ, м.д.): 1,51 (-СН(СН 3)ОН в конечных лактатных звеньях), 1,59 (-СН(СН 3)О- в лактатных звеньях), 2,72 (-СН(СН3Н в конечных лактатных звеньях), 4,26 (-СН(СН3)ОН- в конечных лактатных звеньях), 4,35 (-ОСН 2СН- в глицериновом сегменте), 5,13 (-СН2СНОСН2- в глицериновом сегменте), 5,17 (-СН(СН3)О- в лактатных звеньях).NMR 1 H (δ, ppm): 1.51 (-CH (C H 3 ) OH in the final lactate units), 1.59 (-CH (C H 3 ) O- in the lactate units), 2, 72 (-CH (CH 3) N in the final lactate links), 4.26 (-C H (CH 3) OH in the final lactate links), 4.35 (-OC H 2 CH segment in glycerol) 5.13 (-CH 2 C H OCH 2 - in the glycerol segment), 5.17 (-C H (CH 3 ) O - in lactate units).

Пример 8. Синтез олигоМГ-4. Example 8. Synthesis of oligoMG-4.

Реакцию осуществляют аналогично примеру 5, помещая в колбу МГВ-4.The reaction is carried out analogously to example 5, placing in the flask MGV-4.

Выход олигоМГ-4 - 65,4 %.The yield of oligoMG-4 is 65.4%.

ИК-спектр: симметричные и ассиметричные колебания сложноэфирных С-О-С-групп при 1298-1060 см-1; валентные колебания карбонильных групп при 1755 см-1, валентные колебания СH2-групп при 2945 см-1, колебания ОН-групп около 3500 см-1.IR spectrum: symmetric and asymmetric vibrations of ester С-О-С-groups at 1298-1060 cm -1 ; stretching vibrations of carbonyl groups at 1755 cm -1 , stretching vibrations of СH 2 -groups at 2945 cm -1 , fluctuations of OH-groups about 3500 cm -1 .

ЯМР 1Н (δ, м.д.): 1,50 (-СН(СН 3)ОН в конечных лактатных звеньях), 1,59 (-СН(СН 3)О- в лактатных звеньях), 2,71 (-СН(СН3Н в конечных лактатных звеньях), 4,26 (-СН(СН3)ОН- в конечных лактатных звеньях), 4,35 (-ОСН 2СН- в глицериновом сегменте), 5,13 (-СН2СНОСН2- в глицериновом сегменте), 5,17 (-СН(СН3)О- в лактатных звеньях).NMR 1 H (δ, ppm): 1.50 (—CH (C H 3 ) OH in the final lactate units), 1.59 (—CH (C H 3 ) O— in the lactate units), 2, 71 (-CH (CH 3) N in the final lactate links), 4.26 (-C H (CH 3) OH in the final lactate links), 4.35 (-OC H 2 CH segment in glycerol) 5.13 (-CH 2 C H OCH 2 - in the glycerol segment), 5.17 (-C H (CH 3 ) O - in lactate units).

Таблица Table

Влияние молярных соотношений молочной кислоты и глицерина на свойства синтезированных олигомеровThe effect of molar ratios of lactic acid and glycerin on the properties of the synthesized oligomers

ПримерExample nМК/nГЛ,
моль/моль
nМК / nГЛ,
mol / mol
Внещний вид продуктаAppearance of the product Выход продукта, % масс.The product yield,% of the mass. MN, ДаM N , Yes MW, ДаM W , Yes Mw/MN M w / M N
5five 6:16: 1 Вязкая жидкость желтоватого цветаViscous yellowish liquid 49,349.3 620620 980980 1,581.58 66 10:110: 1 Вязкая жидкость желтоватого цветаViscous yellowish liquid 56,356.3 860860 13401340 1,561.56 77 20:120: 1 Высоковязкая жидкость желтоватого цветаHigh viscosity yellowish liquid 62,162.1 17101710 22802280 1,331.33 8eight 30:130: 1 Высоковязкая жидкость слегка желтоватого цветаHighly viscous liquid slightly yellowish 65,465.4 25002500 31503150 1,261.26

Claims (3)

Способ получения биоразлагаемых разветвленных олигомерных сложных эфиров молочной кислоты и глицерина формулойThe method of obtaining biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerin by the formula
Figure 00000004
,
Figure 00000004
,
где n=2-10, со среднечисловыми молекулярными массами от 620 до 2500, отличающийся тем, что в качестве исходного вещества используется водный раствор глицерина, на первой стадии превращающийся в водную смесь молочной кислоты и глицерина в контролируемом мольном соотношении молочная кислота : глицерин = 6:1; 10:1; 20:1; 30:1 в присутствии высокоселективного гетерогенного медьсодержащего оксидного катализатора в количестве 1,5-3,0 мас.% от массы глицерина при нагревании до 220-240°С в течение 6-8 часов, с дальнейшим взаимодействием полученных смесей при нагревании до 140-180°С и остаточном давлении 4000-400 Па с образованием разветвленных олигоэфиров.where n = 2-10, with number average molecular weights from 620 to 2500, characterized in that an aqueous solution of glycerol is used as the starting material, which in the first stage turns into an aqueous mixture of lactic acid and glycerol in a controlled molar ratio of lactic acid: glycerin = 6 :one; 10: 1; 20: 1; 30: 1 in the presence of highly selective heterogeneous copper-containing oxide catalyst in the amount of 1.5-3.0 wt.% From the mass of glycerol when heated to 220-240 ° C for 6-8 hours, with further interaction of the mixtures when heated to 140- 180 ° C and a residual pressure of 4000-400 Pa with the formation of branched oligoesters.
RU2019107905A 2019-03-20 2019-03-20 Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine RU2693385C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107905A RU2693385C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107905A RU2693385C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693385C1 true RU2693385C1 (en) 2019-07-02

Family

ID=67251865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107905A RU2693385C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2693385C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008029527A1 (en) * 2006-09-04 2008-03-13 Bio-Energy Corporation Polyester polyol
CN103145552A (en) * 2013-03-18 2013-06-12 河南省科学院化学研究所有限公司 Preparation method of polyglycerol lactate
CN107216245A (en) * 2017-05-11 2017-09-29 江苏大学 A kind of method that Cu Pd alloy catalysts catalysis high concentration glycerine prepares lactic acid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008029527A1 (en) * 2006-09-04 2008-03-13 Bio-Energy Corporation Polyester polyol
CN103145552A (en) * 2013-03-18 2013-06-12 河南省科学院化学研究所有限公司 Preparation method of polyglycerol lactate
CN107216245A (en) * 2017-05-11 2017-09-29 江苏大学 A kind of method that Cu Pd alloy catalysts catalysis high concentration glycerine prepares lactic acid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5882309B2 (en) Catalysts comprising platinum and gold nanoparticles and their use for the oxidation of glucose and methods for preparing such catalysts
Kobayashi et al. Hydrolytic hydrogenation of chitin to amino sugar alcohol
Yan et al. Production of levulinic acid from bagasse and paddy straw by liquefaction in the presence of hydrochloride acid
RU2732326C2 (en) Method of producing furan-2,5-dicarboxylic acid
CA2902493C (en) Process for making 2,5-furandicarboxylic acid
US20160130202A1 (en) Systems and Methods for the Depolymerization of a Biopolymer
EP2601182A1 (en) Process for the synthesis of 2,5-furandicarboxylic acid.
EP2994459B1 (en) Process and intermediates for the production of furan-2,5-dicarboxylic acid or derivatives thereof
EP2984095A1 (en) Method for converting lignocellulosic biomasses into mono- or poly-oxygenated molecules
WO2011050424A1 (en) Catalytic process for the production of alcohols from biomass-related feedstock
EP3289000A1 (en) Deoxydehydration of sugar derivatives
CN103209951A (en) Ketocarboxylic acids, ketocarboxylic esters, methods of manufacture and uses thereof
CN114096513A (en) Novel quaternary ammonium compounds
CN109942407B (en) Method for synthesizing 9, 10-dihydroxyl octadecanoic acid
RU2693385C1 (en) Method for producing biodegradable branched oligomeric esters of lactic acid and glycerine
EP2534123A1 (en) Method for processing a lignocellulose or cellulose biomass by means of solid tungsten-based lewis acids
KR20160147777A (en) Synthesis of shorter chain polyols
EP3642191A1 (en) Production and use of furan compounds
CN110944969A (en) Novel vanillin and/or ethyl vanillin, method for the production thereof and use thereof
EP4222137A1 (en) Purification of ferulic acid
KR20170090439A (en) Catalytic oxidation of but-3-ene-1,2-diol
RU2586071C1 (en) Method of producing higher fatty chlorinated acids
Gang et al. Esterifications of carboxylic acids and alcohols catalyzed by Al 2 (SO 4) 3· 18H 2 O under solvent-free condition
CN112778135B (en) Preparation method of polyglycerol ricinoleate
RU2778236C1 (en) Method for obtaining 4-tert-butylpyrocatechin

Legal Events

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

Effective date: 20210321