RU2744638C1 - Способ получения алкиллактата - Google Patents

Способ получения алкиллактата Download PDF

Info

Publication number
RU2744638C1
RU2744638C1 RU2019130767A RU2019130767A RU2744638C1 RU 2744638 C1 RU2744638 C1 RU 2744638C1 RU 2019130767 A RU2019130767 A RU 2019130767A RU 2019130767 A RU2019130767 A RU 2019130767A RU 2744638 C1 RU2744638 C1 RU 2744638C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alkyl lactate
lactic acid
acid
lactide
producing
Prior art date
Application number
RU2019130767A
Other languages
English (en)
Inventor
Чжиын КИМ
Чанъюб О
Чан Сук ЛИ
Ён Рёль ЯН
Original Assignee
СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн
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 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн filed Critical СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн
Priority claimed from PCT/KR2018/000455 external-priority patent/WO2018169181A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of RU2744638C1 publication Critical patent/RU2744638C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/02Preparation of carboxylic acid esters by interreacting ester groups, i.e. transesterification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/52Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C67/54Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/053Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/03Preparation of carboxylic acid esters by reacting an ester group with a hydroxy group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/60Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatment giving rise to chemical modification
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способ получения алкиллактата, включающему стадии осуществления реакции побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочной кислоты (ПМК) со спиртом и кислотным катализатором с получением алкиллактата (стадия реакции переэтерификации), нейтрализации полученного алкиллактата с получением нейтрализованного раствора с рН от 6 до 9 (стадия нейтрализации) и извлечения алкиллактата из нейтрализованного раствора (стадия извлечения), при этом стадию нейтрализации проводят с помощью газообразного аммиака. Предложен способ эффективного получения алкиллактата с высоким выходом из побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или из полимолочной кислоты (ПМК). 8 з.п. ф-лы, 7 пр.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу эффективного получения алкиллактата из побочных продуктов, которые образуются в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или из полимолочной кислоты (ПМК).
Уровень техники
Алкиллактат является характерным экологически безопасным растворителем с низкой летучестью, превосходной растворимостью и нетоксичными свойствами. Кроме того, алкиллактат можно использовать в качестве пищевой добавки, так как он является биологически разлагаемым, и алкиллактат также можно использовать в качестве очистителя для твердых поверхностей, загрязненных смазочным материалом, клеящими веществами, красками или механическими маслами, или растворителя для красок и грунтовок, потому что он может заменить растворители на основе нефти.
С другой стороны, из-за современных экологических проблем были активно изучены подверженные биологическому разложению пластики. Среди них наиболее активно изучают промышленно ценную полимолочную кислоту (ПМК) и ее применяют в различных полимерных продуктах, таких как медицинские материалы, упаковочные материалы и т.п. В качестве способа получения полимолочной кислоты существует известный способ превращения молочной кислоты в лактид и затем получения из него полимолочной кислоты, помимо способа непосредственной полимеризации молочной кислоты. При этом в течение реакции получения лактида в качестве побочных продуктов образуются не прореагировавшая молочная кислота, мезолактид, вода и/или олигомеры молочной кислоты, которые обычно отделяют и сбрасывают в процессе очистки лактида.
Кроме того, биологически разлагаемую полимолочную кислоту, получение и потребление которой постоянно возрастает, обычно закапывают на свалках, однако требуется более года для полного разложения и более 90 суток даже под воздействием микроорганизмов.
Как описано, существует потребность в разработке способа обработки побочных продуктов, образованных в процессе получения лактида, или из использованной полимолочной кислоты или способа получения из них ценных дополнительных продуктов.
Описание изобретения
Техническое решение Целью настоящего изобретения является предоставление способа получения алкиллактата, включающего стадии: осуществления реакции побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочной кислоты (ПМК) со спиртом и кислотным катализатором с получением алкиллактата (стадия реакции переэтерификации), нейтрализации полученного алкиллактата с получением нейтрализованного раствора с рН от 6 до 9 (стадия нейтрализации) и извлечения алкиллактата из нейтрализованного раствора (стадия извлечения).
Преимущественные эффекты В способе получения алкиллактата по изобретению можно получить алкиллактат из обычно утилизируемых побочных продуктов, которые образуются в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или из отходов полимолочной кислоты, с помощью простого способа реакции переэтерификации без отдельного процесса, такого как гидролиз и т.п. Кроме того, в способе получения алкиллактата в течение стадии нейтрализации кислотного катализатора в качестве основного материала используют газообразный аммиак вместо обычно используемых гидроксида натрия или карбоната натрия. Использование газообразного аммиака блокирует гидролиз алкиллактата, который может быть вызвать водой, образованной в течение обычной стадии нейтрализации, что минимизирует образование побочных продуктов. Соответственно, алкиллактат можно получить с высокой эффективностью и высоким выходом.
Наилучший вариант осуществления
Наилучший вариант осуществления подробно описан далее. При этом каждое описание и воплощение, раскрытое в настоящем документе, также можно применять к другим описаниям и воплощениям. То есть, все сочетания различных элементов, описанных в этом документе, находятся в объеме настоящего изобретения. Кроме того, объем изобретения не ограничен конкретным описанием, приведенным ниже.
Для достижения указанных выше целей одним аспектом настоящего изобретения является предоставление способа получения алкиллактата, включающего стадии: осуществления реакции побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочной кислоты (ПМК) со спиртом и кислотным катализатором с получением алкиллактата (стадия реакции переэтерификации), нейтрализации полученного алкиллактата с получением нейтрализованного раствора с рН от 6 до 9 (стадия нейтрализации) и извлечения алкиллактата из нейтрализованного раствора (стадия извлечения).
Используемый в данном документе термин «алкиллактат» означает алкиловый сложный эфир молочной кислоты, и он может быть основным сложноэфирным соединением, полученным из молочной кислоты и спирта, например, алканола. Большая часть этих соединений может подвергаться биологическому разложению. Алкиллактат является нетоксичным экологически безопасным материалом, и его можно использовать в качестве пищевой добавки или в качестве растворителя во множестве областей применения благодаря его низкой летучести, превосходной растворимости и подверженности биологическому разложению. Например, С1-С4 алкиллактат можно использовать в качестве пищевой добавки, душистого вещества, смываемого водой обезжиривающего средства или компонента растворителя для красок или грунтовок, а С12-С15 алкиллактат можно использовать в качестве смягчителя в косметических композициях.
В настоящем изобретении «побочные продукты, образованные в процессе превращения молочной кислоты в лактид» относятся к совокупности материалов, образованных в процессе получения лактида из молочной кислоты. Обычно, когда лактид получают с использованием молочной кислоты, лактид отделяют от продуктов и затем остающиеся побочные продукты утилизируют. Продукты, полученные в процессе получения лактида, могут одновременно включать непрореагировавшую молочную кислоту, мезолактид, воду и олигомеры молочной кислоты в дополнение к требуемому соединению, лактиду. Соотношение этих соединений в смеси изменяется. Например, побочные продукты могут включать одно или более соединений, выбранных из группы, состоящей из непрореагировавшей молочной кислоты, мезолактида и олигомеров молочной кислоты. Также, побочные продукты могут включать L-лактид и/или D-лактид перед разделением или даже после разделения посредством способа разделения. Другими словами, побочные продукты могут включать одно или более соединений, выбранных из группы, состоящей из мезолактида, L-лактида, D-лактида, молочной кислоты и олигомеров молочной кислоты. Олигомеры молочной кислоты могут включать димеры, тримеры и мультимеры молочной кислоты или их смеси. Количество лактида, содержащегося в побочных продуктах, может составлять от 70 мас.% до 95 мас.% по отношению к общей массе побочных продуктов, и лактид относится ко всем формам лактидов, вне зависимости от мезо-, D- и L-форм. Предпочтительно, лактид может входить в состав побочных продуктов в количестве от 80 мас.% до 93 мас.% и более предпочтительно от 88 мас.% до 92 мас.% по отношению к общей массе побочных продуктов, однако не ограничен этим. Олигомеры молочной кислоты могут входить в состав в количестве от 0,5 мас.% до 5 мас.%, предпочтительно от 1 мас.% до 5 мас.% и более предпочтительно от 1 мас.% до 3 мас.% по отношению к общей массе побочных продуктов, и молочная кислота может входить в состав в количестве от 3 мас.% до 8 мас.%, предпочтительно от 4 мас.% до 7 мас.% и более предпочтительно от 5 мас.% до 6 мас.% по отношению к общей массе побочных продуктов, однако не ограничена этим.
Способ получения лактида, в котором могут образовываться указанные выше побочные продукты, может включать известные в уровне техники способы получения лактида без ограничения и, например, может включать все из способа с использованием микроорганизмов и способа химического синтеза. Хотя используют различные способы получения, составы образованных в них побочных продуктов схожи друг с другом.
Например, полимолочная кислота, которую можно использовать в способе получения алкиллактата по изобретению, может быть полимолочной кислотой как таковой или ее продуктом гидролиза, и ее молекулярная масса не ограничена.
В настоящем изобретении полимолочная кислота представляет собой биологически разлагаемый и биоактивный термопластичный алифатический сложный полиэфир, который непосредственно получают полимеризацией из молочной кислоты или получают из ее дегидрированного продукта конденсации - лактида. Полимолочную кислоту можно получить из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, и она является одним из наиболее используемых биопластиков. Так как ее отходы могут содержать множество загрязнителей, их можно химически переработать путем разложения в мономеры и направить на повторный синтез, вместо механической переработки. Как описано выше, полимолочную кислоту можно получить из лактида, а алкиллактат, получаемый способом получения по настоящему изобретению, можно синтезировать из лактида, который является сырьевым материалом полимолочной кислоты, с помощью способа, известного в уровне техники. Способ получения алкиллактата по настоящему изобретению можно использовать в целях переработки отброшенной полимолочной кислоты.
Способ получения алкиллактата по изобретению включает стадию (стадия реакции переэтерификации) осуществления реакции побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочной кислоты со спиртом и кислотным катализатором для получения алкиллактата.
Реакцию переэтерификации можно осуществлять при температуре от 80°С до 120°С при атмосферном давлении, но она не ограничена этим. Температуру и давление реакции можно дополнительно регулировать. Например, температуру и давление реакции можно выбрать в сочетании в зависимости от видов реагентов и/или катализатора.
Предпочтительно, стадию реакции переэтерификации можно осуществлять с использованием серной кислоты, соляной кислоты или азотной кислоты в качестве кислотного катализатора, и, более предпочтительно, можно осуществлять с использованием серной кислоты, но она не ограничена этим. Количество кислотного катализатора, используемого на стадии реакции переэтерификации, можно рассчитать в количестве молей. Например, кислотный катализатор может входить в состав в молярном отношении от 0,01 до 0,06 (число молей кислотного катализатора/число молей полученной молочной кислоты) в расчете на число молей полученной молочной кислоты, когда побочные продукты, образованные в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочная кислота могут быть гидролизованы до молочной кислоты, однако оно не ограничиваясь этим. Предпочтительно, отношение числа молей кислотного катализатора по отношению к числу молей молочной кислоты может составлять от примерно 0,01 моля до примерно 0,04 моля и более предпочтительно от примерно от 0,02 моля до примерно 0,03 моля, однако не ограничено этим.
Предпочтительно, на стадии реакции переэтерификации спирт может представлять собой С1-С4 спирт, однако не ограничен этим. Например, спирт может быть метанолом или этанолом, однако не ограничен этим. Количество спирта, используемого в реакции переэтерификации, можно рассчитать в количестве молей. Например, спирт может входить в состав в молярном отношении от 2 до 5 (число молей спирта/число молей полученной молочной кислоты) в расчете на число молей полученной молочной кислоты, когда побочные продукты, образованные в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочная кислота могут быть гидролизованы до молочной кислоты, однако, не ограничиваясь этим. Предпочтительно, число молей спирта по отношению к числу молей молочной кислоты может быть в 2-3 раза больше и, более предпочтительно, в 2,2-3 раза больше, однако, не ограничиваясь этим. Например, когда число молей спирта менее чем в 2 раза больше по отношению к 1 молю молочной кислоты, реакция этерификации молочной кислоты и реакция этерификации олигомеров молочной кислоты могут конкурировать друг с другом с образованием олигомеров алкиллактата. Наоборот, когда число молей спирта более чем в 5 раз выше по отношению к 1 молю молочной кислоты, в способ очистки алкиллактата, который получают с помощью реакции этерификации, необходимо включить стадию удаления непрореагировавшего спирта, что приводит к неэффективности способа. Кроме того, даже если дополнительно выполняют стадию удаления спирта, спирт не полностью удаляется и все еще остается в продуктах, уменьшая таким образом выход алкилацетата.
Способ получения алкиллактата по изобретению включает стадию (стадия нейтрализации) нейтрализации полученного алкиллактата с получением нейтрализованного раствора с рН от 6 до 9. Стадия нейтрализации представляет собой стадию нейтрализации реакционного раствора, который был подвергнут реакции переэтерификации путем добавления кислотного катализатора, и эту стадию можно выполнять, используя газообразный аммиак, который является основным материалом, однако, не ограничиваясь этим.
Например, кислотный катализатор, добавляемый для реакции переэтерификации, может до некоторой степени вызывать обратную реакцию путем облегчения гидролиза получающегося алкиллактата. Поэтому для того, чтобы повысить стабильность и/или выход продукта, способ может включать стадию нейтрализации путем обработки основным материалом до очистки получающегося алкиллактата. В общем, в качестве способа нейтрализации реакционного раствора существует известный способ нейтрализации с использованием основного раствора, такого как гидроксид натрия или карбонат натрия (патент US 5264617). Однако в этом способе в течение нейтрализации может быть получена вода, как показано в следующей схеме реакции, и вода может вызвать гидролиз алкиллактата, который является требуемым извлекаемым в конце соединением.
Figure 00000001
По этой причине использование газообразного аммиака в качестве основного материала для нейтрализации является преимуществом в том, что можно блокировать образование воды, вызывающей побочную реакцию, такую как гидролиз алкиллактата, как показано в следующей схеме реакции.
Figure 00000002
Предпочтительно, стадия нейтрализации представляет собой нейтрализацию реакционного раствора до рН от 6 до 9 путем обработки основанием реакционного раствора с пониженным рН вследствие добавления кислотного катализатора.
Способ получения алкиллактата по настоящему изобретению включает стадию (стадия извлечения) извлечения конечного продукта - алкиллактата - из нейтрализованного раствора, который получают на стадии нейтрализации. Стадию извлечения можно выполнять путем вакуумной перегонки нейтрализованного раствора, однако она не ограничена этим. Вакуумная перегонка является примером наиболее широко используемого способа извлечения, однако способ, применимый на стадии извлечения по настоящему изобретению, не ограничен ей. Различные известные в уровне техники способы очистки можно использовать без ограничения, до тех пор, пока указанные способы позволяют извлекать алкиллактат из реакционной жидкости в виде раствора, содержащего алкиллактат.
Предпочтительно, вакуумную перегонку для извлечения алкиллактата можно выполнять при температуре от 30°С до 90°С и давлении от 4 кПа до 12 кПа (от 30 торр до 90 торр), однако она не ограничена этим. Например, вакуумную перегонку можно выполнять при температуре от 30°С до 50°С или от 50°С до 80°С, однако она не ограничена этим. Также вакуумную перегонку можно выполнять при давлении от 4 кПа до 6,7 кПа (от 30 торр до 50 торр) или от 6,7 кПа до 12 кПа (от 50 торр до 90 торр), однако она не ограничена этим. Предпочтительно, оптимальное сочетание температуры и давления для вакуумной перегонки можно выбрать, учитывая возможность максимизации эффективности реакции и/или выхода и извлечения продукта, однако оно не ограничена этим. Например, вакуумную перегонку можно первоначально выполнять при условиях от 30°С до 40°С и от 6,7 кПа до 12 кПа (от 50 торр до 90 торр) для удаления избытка реагентов, спирта и остаточной воды и затем вакуумную перегонку можно далее выполнять при условиях от 50°С до 80°С и от 4 кПа до 6,7 кПа (от 30 торр до 50 торр) для извлечения требуемого соединения - алкиллактата, однако она не ограничена этим. При этом, когда перегонку выполняют при высокой температуре выше 90°С, происходит реакция полимеризации непрореагировавшей молочной кислоты, присутствующей в нейтрализованном растворе, что создает проблему получения олигомеров молочной кислоты.
Когда используют способ получения алкиллактата по изобретению, алкиллактат можно получать при коэффициенте конверсии 90% или более из обычно утилизируемых побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, и/или из отходов полимолочной кислоты без использования способа предварительной обработки, и посредством последующих стадий нейтрализации и извлечения можно окончательно получить алкиллактат с высокой чистотой, составляющей 90% или более, и высоким выходом.
Техническое выполнение изобретения
Далее настоящее изобретение описывают более подробно со ссылкой на примеры. Однако эти примеры приведены только в целях иллюстрации и объем изобретения не ограничен этими примерами.
Ссылочный пример
Отбирали заранее заданное количество побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, причем побочные продукты включают мезолактид, L/D-лактид, олигомеры молочной кислоты и молочную кислоту, или полимолочной кислоты (ПМК) и растворяли в воде, а затем к ним добавляли гидроксид натрия для выполнения гидролиза при 80°С. Продукт гидролиза анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для подтверждения того, что все компоненты реагента полностью разложились в молочную кислоту, и рассчитывали число молей полученной молочной кислоты. Количества спирта и кислотного катализатора, используемые в следующих примерах, определяли с помощью молярного отношения в расчете на число молей молочной кислоты, полученной при разложении побочных продуктов и полимолочной кислоты.
Пример 1
50 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 88 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 2 мас.% олигомеров молочной кислоты и 5 мас.% молочной кислоты, этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,2 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, рассчитанному по способу согласно ссылочному примеру.
Выполняли анализ ВЭЖХ для того, чтобы определить, произошло ли превращение этиллактата из реакционного раствора. Анализ ВЭЖХ выполняли с использованием ВЭЖХ (Agilent, США), оборудованного диодно-матричным детектором (ДМД) с длиной волны 230 нм и колонкой RP-18 С18 (Merck, США). В качестве подвижного растворителя использовали водный раствор фосфорной кислоты с градиентом концентрации 0,2% и ацетонитрил, содержащий 0,2% фосфорной кислоты, и расход устанавливали на уровне 1 мл/мин. Посредством этого анализа подтвердили, что превращение в этиллактат составило 89%.
Реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции, охлаждали до комнатной температуры, и затем рН довели до 8 путем барботирования газообразного аммиака через реакционный раствор. После этого выполняли вакуумную перегонку при давлении от 4 кПа до 6,7 кПа (от 30 торр до 50 торр) и температуре от 50°С до 80°С для извлечения этиллактата. Выполняли анализ определения воды по Карлу Фишеру для подтверждения того, что в состав входит 1,23% воды, и выполняли анализ жидкостной хроматографией для подтверждения того, что чистота составила 94%. Рассчитанный конечный выход составил 84%.
Пример 2
50 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 90 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 2 мас.% олигомеров молочной кислоты и 5 мас.% молочной кислоты, метанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом метанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,2 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, рассчитанному по способу согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в метиллактат составило 89%.
Реакционную смесь, содержащую метиллактат, который был получен в результате реакции, охлаждали до комнатной температуры и затем рН довели до 8 путем барботирования газообразного аммиака через реакционный раствор. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося метанола и остаточной воды, получая, таким образом, метиллактат с содержанием воды 1,68% и чистотой 93%. Конечный выход составил 84%.
Пример 3
70 г полимолочной кислоты, имеющей молекулярную массу 100000 г/моль (NatureWorks LLC, США), этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,5 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов полимолочной кислоты, рассчитанному по способу согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в этиллактат составило 95%.
Реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции, охлаждали до комнатной температуры и затем рН доводили до 7 путем барботирования газообразного аммиака через реакционный раствор. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося этанола и остаточной воды, получая, таким образом, этиллактат с содержанием воды 2,16% и чистотой 95%. Конечный выход составил 91%.
Пример 4
700 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 92 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 1 мас.% олигомеров молочной кислоты и 6 мас.% молочной кислоты, этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,5 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, рассчитанному по способу согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в этиллактат составило 93%.
Реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции, охлаждали до комнатной температуры и затем рН доводили до 8 путем барботирования газообразного аммиака через реакционный раствор. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося этанола и остаточной воды, получая, таким образом, 1076 г этиллактата. При этом было подтверждено, что полученный этиллактат содержит 1,84% воды. Чистота, проанализированная с помощью жидкостной хроматографии, составила 94%, и конечный выход составил 90%.
Пример 5
750 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 90 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 2 мас.% олигомеров молочной кислоты и 5 мас.% молочной кислоты, этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,5 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, рассчитанному по способу согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в этиллактат составило 92%.
Реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции, охлаждали до комнатной температуры и затем рН доводили до 7 путем барботирования газообразного аммиака через реакционный раствор. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося этанола и остаточной воды, получая, таким образом, 1116 г этиллактата. При этом было подтверждено, что полученный этиллактат содержит 1,74% воды. Чистота, проанализированная с помощью жидкостной хроматографии, составила 96% и конечный выход составил 90%.
Сравнительный пример 1. Получение алкиллактата путем нейтрализации с использованием основного раствора 1 750 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 90 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 2 мас.% олигомеров молочной кислоты и 5 мас.% молочной кислоты, этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,2 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, вычисленному с помощью способа согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в этиллактат составило 89%.
10 Н водный раствор гидроксида натрия в количестве, эквивалентном количеству серной кислоты, используемой в указанной выше реакции, добавляли в реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося этанола и остаточной воды, получая, таким образом, 780 г этиллактата вместе с 490 г олигомеров молочной кислоты в виде геля, которые были получены в результате реакции полимеризации молочной кислоты путем гидролиза этиллактата. Продукт анализировали с помощью жидкостной хроматографии и в результате чистота полученного этиллактата составила 75% и конечный выход составил 73%.
Сравнительный пример 2. Получение алкиллактата путем нейтрализации с использованием основного раствора 2
50 г побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, содержащих 90 мас.% лактида (мезолактид и L/D-лактид), 2 мас.% олигомеров молочной кислоты и 5 мас.% молочной кислоты, этанол и 98% серную кислоту вводили в реактор и, затем, осуществляли реакцию переэтерификации при перемешивании при 90°С. При этом этанол и 98% серную кислоту использовали в количестве молей, составляющем в 2,5 и 0,02 раз больше по отношению к числу молей молочной кислоты, которая была получена путем разложения всех компонентов побочных продуктов, рассчитанному с помощью способа согласно ссылочному примеру. После завершения реакции выполняли анализ ВЭЖХ и в результате подтвердили, что превращение в этиллактат составило 96%.
10 Н водный раствор гидроксида натрия в количестве, эквивалентном количеству серной кислоты, используемой в указанной выше реакции, добавляли в реакционную смесь, содержащую этиллактат, который был получен в результате реакции. После этого выполняли вакуумную перегонку таким же образом, как и в примере 1, для удаления оставшегося этанола и остаточной воды, получая, таким образом, 62 г этиллактата вместе с олигомерами молочной кислоты в виде геля, которые были получены путем реакции полимеризации молочной кислоты путем гидролиза этиллактата. Продукт анализировали с помощью жидкостной хроматографии и в результате чистота полученного этиллактата составила 76% и конечный выход составил 76%.
Результаты
Во-первых, для исследования воздействия вида спирта в способе получения алкиллактата по настоящему изобретению, в примерах 1 и 2 в качестве спирта использовали этанол и метанол, соответственно, и побочные продукты, имеющие состав, аналогичный друг другу, использовали в качестве сырьевых материалов для получения этиллактата и метиллактата, соответственно. Рассчитывали и сравнивали коэффициент превращения, чистоту и выход. В результате все примеры показали похожие значения, что указывает на то, что достигали высокого коэффициента превращения, высокой чистоты и высокого выхода продуктов, вне зависимости от числа атомов углерода в используемом спирте.
Также для исследования воздействия вида сырьевого материала в способе получения алкиллактата по настоящему изобретению алкиллактат получали, используя полимолочную кислоту (пример 3) вместо побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид. В результате получали коэффициент превращения 95%, чистоту 95% и конечный выход 91%. Все эти значения были эквивалентны значениям примеров 4 или 5, в которых отличались только сырьевые материалы. Другими словами, даже при использовании предварительно необработанной полимолочной кислоты в качестве сырьевого материала, можно получить алкиллактат с высоким коэффициентом превращения, высокой чистотой и высоким выходом продукта.
Кроме того, для исследования возможности массового производства, в примерах 4 и 5 реакцию выполняли при условиях, в которых количество сырьевого материала было увеличено в 10 раз и более по сравнению с примером 1. В результате, даже если реакцию осуществляют путем увеличения в том же соотношении количества побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, в качестве сырьевого материала и количества спирта и серной кислоты в качестве катализатора, реагирующих с побочными продуктами, можно получить алкиллактат с эквивалентным или более высоким коэффициентом превращения, чистотой и выходом продукта.
Между тем, в примерах 3-5 этанол использовали в количестве, увеличенном в небольшой степени по сравнению с примером 1. В результате, когда число молей этанола повышали в 2,2-2,5 раз по отношению к количеству молочной кислоты сырьевого материала, коэффициент превращения в алкиллактат путем реакции переэтерификации возрастал примерно на 4%.
Также, даже если составы компонентов побочных продуктов, используемых в примерах 1, 2, 4 и 5, отличались друг от друга, все примеры демонстрировали высокие уровни коэффициента превращения, чистоты и выхода продукта. Таким образом, в способе получения алкиллактата по изобретению можно использовать побочные продукты, имеющие различные соотношения в смеси.
Для исследования воздействия отличий в стадии нейтрализации в способе получения алкиллактата по изобретению проводили сравнительные примеры. В сравнительных примерах все процедуры выполняли таким же образом, как и в примерах, за исключением стадии нейтрализации. На стадии нейтрализации вместо газообразного аммиака использовали 10 Н водный раствор гидроксида натрия, соответствующий эквивалентной массе серной кислоты. Измеряли коэффициент превращения, чистоту и выход алкиллактата, полученного способами сравнительных примеров и сравнивали с примерами, соответственно. В результате, коэффициент превращения поддерживался на высоком уровне, составляющим примерно 90% или более, в то время как чистота очищенного алкиллактата снижалась примерно на 20% или более, и конечный выход также уменьшался на 10% или более. Такое уменьшение чистоты и выхода относят к образованию олигомеров молочной кислоты в качестве побочных продуктов. Другими словами, этиллактат гидролизуется в молочную кислоту с помощью воды, образованной в процессе стадии нейтрализации гидроксидом натрия, и молочная кислота полимеризуется с получением олигомеров молочной кислоты в виде геля в качестве побочных продуктов, уменьшая, таким образом, выход продукции и чистоту этиллактата.
Однако в способе получения алкиллактата по изобретению получение воды путем реакции нейтрализации можно минимизировать, используя газообразный аммиак на стадии нейтрализации, блокируя, таким образом, побочную реакцию и заметно улучшая чистоту и выход алкиллактата.

Claims (13)

1. Способ получения алкиллактата, включающий стадии:
осуществления реакции побочных продуктов, образованных в процессе превращения молочной кислоты в лактид, или полимолочной кислоты (ПМК) со спиртом и кислотным катализатором с получением алкиллактата (стадия реакции переэтерификации),
нейтрализации полученного алкиллактата с получением нейтрализованного раствора с рН от 6 до 9 (стадия нейтрализации), и
извлечения алкиллактата из нейтрализованного раствора (стадия извлечения),
при этом стадию нейтрализации проводят с помощью газообразного аммиака.
2. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором побочные продукты включают одно или более соединений, выбранных из группы, состоящей из мезолактида, L-лактида, D-лактида, молочной кислоты и олигомеров молочной кислоты.
3. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором кислотный катализатор на стадии реакции переэтерификации является серной кислотой, соляной кислотой или азотной кислотой.
4. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором число молей кислотного катализатора на стадии реакции переэтерификации находится в молярном отношении от 0,01 до 0,06 по отношению к числу молей молочной кислоты, полученной путем гидролиза побочных продуктов или полимолочной кислоты.
5. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором спирт на стадии реакции переэтерификации представляет собой С1–С4 спирт.
6. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором спирт на стадии реакции переэтерификации представляет собой метанол или этанол.
7. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором число молей спирта на стадии реакции переэтерификации находится в молярном отношении от 2 до 5 по отношению к числу молей молочной кислоты, полученной путем гидролиза побочных продуктов или полимолочной кислоты.
8. Способ получения алкиллактата по п. 1, в котором стадию извлечения проводят с помощью вакуумной перегонки нейтрализованного раствора.
9. Способ получения алкиллактата по п. 8, в котором вакуумную перегонку выполняют при температуре от 30°C до 90°C и давлении от 4 кПа до 12 кПа (от 30 торр до 90 торр).
RU2019130767A 2017-03-15 2018-01-10 Способ получения алкиллактата RU2744638C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170032537 2017-03-15
KR10-2017-0032537 2017-03-15
KR1020170094161A KR101981391B1 (ko) 2017-03-15 2017-07-25 알킬 락테이트의 제조 방법
KR10-2017-0094161 2017-07-25
PCT/KR2018/000455 WO2018169181A1 (ko) 2017-03-15 2018-01-10 알킬 락테이트의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744638C1 true RU2744638C1 (ru) 2021-03-12

Family

ID=63877502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019130767A RU2744638C1 (ru) 2017-03-15 2018-01-10 Способ получения алкиллактата

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11186535B2 (ru)
EP (1) EP3597625A4 (ru)
JP (1) JP6989612B2 (ru)
KR (1) KR101981391B1 (ru)
CN (1) CN110637005B (ru)
AU (1) AU2018234258B2 (ru)
BR (1) BR112019019146B1 (ru)
CA (1) CA3055420C (ru)
MY (1) MY192465A (ru)
RU (1) RU2744638C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807294C1 (ru) * 2023-03-16 2023-11-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ получения метиллактата

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109761798B (zh) * 2018-12-24 2021-12-17 深圳光华伟业股份有限公司 乳酸盐的制备方法
CN113683744A (zh) * 2021-08-23 2021-11-23 扬州惠通科技股份有限公司 一种含聚乳酸链段的亲水性共聚物生产方法及其用途
CN114042475A (zh) * 2021-12-27 2022-02-15 中国科学院长春应用化学研究所 L-抗坏血酸钠、碳酸钠和醋酸钠作为催化剂催化聚乳酸醇解的应用
CN114805285A (zh) * 2022-06-07 2022-07-29 南昌大学 一种从l-乳酸制备丙交酯的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210296A (en) * 1990-11-19 1993-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Recovery of lactate esters and lactic acid from fermentation broth
US5264617A (en) * 1991-11-22 1993-11-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Preparation of alkyl esters by depolymerization

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2029694A (en) * 1934-07-30 1936-02-04 Commercial Soivents Corp Esterification process
JP3502419B2 (ja) * 1993-03-02 2004-03-02 株式会社武蔵野化学研究所 乳酸および乳酸エステルの製造方法
JPH0840983A (ja) * 1994-08-01 1996-02-13 Mitsubishi Chem Corp 乳酸エステルの製造方法
FR2802923B1 (fr) * 1999-12-28 2002-03-08 Roquette Freres Procede de preparation d'une composition d'ester d'acide lactique et son utilisation en tant que solvant
FR2848208B1 (fr) * 2002-12-05 2005-01-14 Atofina Procede continu de preparation de lactate d'ethyle
WO2005087702A1 (ja) * 2004-03-17 2005-09-22 Musashino Chemical Laboratory, Ltd. 乳酸エステルの製造方法
JP5280656B2 (ja) * 2007-07-30 2013-09-04 帝人株式会社 ポリ乳酸の解重合方法
BE1018716A3 (fr) * 2009-04-14 2011-07-05 Galactic Sa Recyclage chimique du pla par hydrolyse.
JP2011026244A (ja) * 2009-07-27 2011-02-10 Daiso Co Ltd 乳酸エステルの製造方法
KR101140649B1 (ko) * 2009-09-30 2012-05-03 한국화학연구원 암모늄락테이트로부터 알킬락테이트를 직접 제조하는 방법
CN101906040B (zh) * 2010-08-23 2013-10-23 孝感市易生新材料有限公司 二步法生产高含量和高光学纯度乳酸酯的方法
KR101198866B1 (ko) 2010-12-02 2012-11-07 한국화학연구원 고순도 알킬락테이트 및 젖산의 회수 방법
CN102659590B (zh) * 2012-05-06 2015-06-24 青岛科技大学 废聚乳酸材料在离子液体环境下的醇解回收方法
KR101326524B1 (ko) * 2012-05-08 2013-11-07 현대자동차주식회사 유산으로부터 락타이드 제조 방법
CN104364385B (zh) * 2012-06-11 2018-04-06 普拉克西卡有限公司 乳酸酯制备方法
KR101810384B1 (ko) 2013-02-14 2017-12-19 푸락 바이오켐 비.브이. 메틸 락테이트의 제조 방법
CN103922970B (zh) * 2014-04-10 2015-07-01 柳林县兴星能源科技有限责任公司 一种二环己基碳二亚胺的合成方法
WO2016007865A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Archer Daniels Midland Company Novel lactic acid recovery process
CN104592024A (zh) * 2014-12-01 2015-05-06 青岛科技大学 一种废聚乳酸材料的醇解回收方法
PL229904B1 (pl) * 2015-01-08 2018-09-28 Wroclawskie Centrum Badan Eit Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Sposób otrzymywania estrów kwasu mlekowego i mleczanomlekowego w reakcji alkoholizy poliestru alifatycznego
CN104628563A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 湖北大学 一种乳酸制备乳酸酯的合成工艺
CN104803844B (zh) * 2015-03-27 2017-04-19 中国科学院长春应用化学研究所 一种由含有聚乳酸链段的废弃物制备乳酸酯的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210296A (en) * 1990-11-19 1993-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Recovery of lactate esters and lactic acid from fermentation broth
US5264617A (en) * 1991-11-22 1993-11-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Preparation of alkyl esters by depolymerization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rakesh Kumar et al. "Esterification of Lactic Acid with n-Butanol by Reactive Distillation" Industrial & Engineering Chemistry Research 46(21), 2007, р. 6873-6882. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807294C1 (ru) * 2023-03-16 2023-11-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ получения метиллактата

Also Published As

Publication number Publication date
CA3055420C (en) 2023-01-17
AU2018234258B2 (en) 2020-12-10
US20210139406A1 (en) 2021-05-13
AU2018234258A1 (en) 2019-10-03
BR112019019146A2 (pt) 2020-04-14
JP6989612B2 (ja) 2022-01-05
EP3597625A1 (en) 2020-01-22
CN110637005A (zh) 2019-12-31
CN110637005B (zh) 2022-12-13
KR20180106799A (ko) 2018-10-01
KR101981391B1 (ko) 2019-05-23
JP2020514336A (ja) 2020-05-21
CA3055420A1 (en) 2018-09-20
MY192465A (en) 2022-08-22
NZ757718A (en) 2023-10-27
EP3597625A4 (en) 2021-01-13
US11186535B2 (en) 2021-11-30
BR112019019146B1 (pt) 2023-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2744638C1 (ru) Способ получения алкиллактата
JP5301390B2 (ja) グリコリド製造用グリコール酸オリゴマー
JP2007332113A (ja) グリコリドの製造方法およびグリコリド製造用グリコール酸オリゴマー
KR101515981B1 (ko) 유기산 발효액으로부터 고순도 유기산 알킬에스테르 및 유기산 회수 방법
EP2374789A1 (en) Method for producing beta-alkoxypropionamide
CN101184715A (zh) 一种由甘油和盐酸生产α,γ-二氯丙醇的生产方法
KR20170065055A (ko) 무수당 알코올 에스테르의 개선된 제조방법
EA034327B1 (ru) Способ производства лактида
JP4685766B2 (ja) 乳酸エステルの製造方法
JP2015145345A (ja) 環状α−ヒドロキシカルボン酸2量体エステルの製造方法
JP2009029757A (ja) ポリ乳酸の解重合方法
WO2018169181A1 (ko) 알킬 락테이트의 제조 방법
NZ757718B2 (en) Method for preparation of alkyl lactate
JP4649589B2 (ja) コハク酸アンモニウムを用いるポリエステルの製造方法
JPWO2013133377A1 (ja) ラクチドの製造方法
KR20180120266A (ko) 환상 아세탈 골격을 갖는 다이올의 제조 방법
WO2022150016A1 (en) A process for preparing a monoester of terephthalic acid and its derivatives
JP2005053858A (ja) 光学活性乳酸(塩)の製造方法
JP2008120690A (ja) 環状アセタール化合物の製造法
WO2012131299A1 (en) Process for producing lactate
JP2866214B2 (ja) アルカングリコールの製造法
JP2003335716A (ja) ジトリメチロールプロパンの製造方法
JP2010285371A (ja) β−D−グルコピラノシルアミン誘導体の製造方法