專利名稱：利用內(nèi)消旋丙交酯再循環(huán)來制備丙交酯的方法
利用內(nèi)消旋丙交酯再循環(huán)來制備丙交酯的方法本申請(qǐng)要求于2009年3月13日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/159,938號(hào)的權(quán)益。
本發(fā)明涉及用于制備丙交酯和聚丙交酯(PLA)的方法。聚丙交酯樹脂在工業(yè)上通過將乳酸轉(zhuǎn)化為丙交酯隨后聚合而制備。乳酸為具有一個(gè)手性中心的分子，因此，其以兩種對(duì)映異構(gòu)體形式存在，所謂的R-(或D-)對(duì)映異構(gòu)體和
5-(或L-)對(duì)映異構(gòu)體。兩分子的乳酸可縮合，消除兩分子的水，以形成3，6_二甲基-1，
4-二氧六環(huán)-2，5-二酮，其通常稱為“丙交酯”?？烧J(rèn)為丙交酯由兩個(gè)“乳酸單元”組成，其中每個(gè)都具有以下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種制備可聚合的丙交酯流的方法，所述方法包括 a)形成低分子量聚(乳酸)； b)使所述低分子量聚(乳酸)解聚，以形成包含內(nèi)消旋丙交酯、S，S-丙交酯和R，R-丙交酯的粗制丙交酯，其中S，S-丙交酯或R，R-丙交酯為非占優(yōu)勢(shì)丙交酯； c)在一個(gè)或多個(gè)步驟中將內(nèi)消旋丙交酯與所述粗制丙交酯分離，使得 1)形成富含內(nèi)消旋丙交酯的流，其中內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0.8 ;和 2)形成純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流；和 d)將至少一部分內(nèi)消旋丙交酯流直接或間接再循環(huán)回到步驟a)或步驟b)中， 由此再循環(huán)的內(nèi)消旋丙交酯流中的至少一部分內(nèi)消旋丙交酯轉(zhuǎn)化為S，S-丙交酯、內(nèi)消旋丙交酯和R，R-丙交酯的混合物，并且相對(duì)于不進(jìn)行步驟d)時(shí)，提高在步驟b)中制備的粗制丙交酯中的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
2.權(quán)利要求I的方法，其中，在步驟a)或步驟b)或二者期間，再循環(huán)的內(nèi)消旋丙交酯流經(jīng)受條件(I)、(2)和(3)中至少之一保持至少30分鐘，其中條件(I)為100-300°C的溫度；條件(2)為存在含羥基的物類；和條件(3)為存在乳酸聚合/解聚催化劑或酯交換催化劑。
3.權(quán)利要求2的方法，其中在步驟b)期間，再循環(huán)的內(nèi)消旋丙交酯流經(jīng)受180-250°C的溫度、存在羥基物類和存在乳酸聚合/解聚催化劑，并且在步驟b)中的停留時(shí)間為至少15分鐘。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中將所述內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)至步驟a)或步驟a)的上游中，并且將再循環(huán)的內(nèi)消旋丙交酯混合至存在于步驟a)中的液相中。
5.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中將所述內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)至步驟b)中，并且再循環(huán)內(nèi)消旋丙交酯流是通過(I)將內(nèi)消旋丙交酯流作為過冷液體引入步驟b)中，(2)將內(nèi)消旋丙交酯流與在步驟a)中形成的低分子量聚(乳酸)預(yù)混并將它們共同引入步驟b)中，(3)在步驟b)中在低分子量聚(乳酸)的表面處或之下引入內(nèi)消旋丙交酯流，(4)在將內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)至步驟b)中之前提供單獨(dú)的內(nèi)消旋丙交酯流的水解步驟，或(5)其任何兩種以上的組合。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟c)包括分餾步驟。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟c)包括熔體結(jié)晶步驟。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中通過使乳酸或乳酸衍生物聚合在步驟a)中形成所述低分子量聚(乳酸)，其中所述乳酸或乳酸衍生物含有至少90 %的S-對(duì)映異構(gòu)體或R-對(duì)映異構(gòu)體，和不多于10%的另一種對(duì)映異構(gòu)體。
9.權(quán)利要求8的方法，其中將足夠的內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)，以對(duì)于每摩爾由在步驟a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物貢獻(xiàn)的乳酸單元，提供0. 015-0. 5摩爾的乳酸單元。
10.權(quán)利要求9的方法，其中將足夠的內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)，以對(duì)于每摩爾由在步驟a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物貢獻(xiàn)的乳酸單元，提供至少0. I摩爾的乳酸單元。
11.權(quán)利要求10的方法，其中將足夠的內(nèi)消旋丙交酯流再循環(huán)，以對(duì)于每摩爾由在步驟a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物貢獻(xiàn)的乳酸單元，提供可達(dá)0. 25摩爾的乳酸單元。
12.權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)的方法，其中所述乳酸或乳酸衍生物含有至少優(yōu)選至少99%的S-對(duì)映異構(gòu)體或R-對(duì)映異構(gòu)體，和不多于I %的另一種對(duì)映異構(gòu)體。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中相對(duì)于不進(jìn)行步驟d)時(shí)，在步驟b)中制備的粗制丙交酯中的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)提高0. 005-0. 05。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中相對(duì)于不進(jìn)行步驟d)時(shí)，在步驟b)中制備的粗制丙交酯中的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)提高0. 01-0. 05。
15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟b)中制備的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0. 50-0. 85 S，S-丙交酯、0. 145-0. 45內(nèi)消旋丙交酯和0. 005-0. 05 R，R-丙交酯，或者0. 50-0. 85 R，R-丙交酯、0. 145-0. 45內(nèi)消旋丙交酯和0. 005-0. 05 S，S-丙交酯。
16.權(quán)利要求15的方法，其中在步驟b)中制備的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.60-0. 82 S，S-丙交酯、0. 16-0.39內(nèi)消旋丙交酯和0. 01-0. 04 R，R-丙交酯，或者0.60-0. 82 R，R-丙交酯、0. 16-0. 39內(nèi)消旋丙交酯和0. 01-0. 04 S，S-丙交酯。
17.權(quán)利要求15的方法，其中在步驟b)中制備的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.67-0. 80 S，S-丙交酯、0. 19-0. 30內(nèi)消旋丙交酯和0. 01-0. 03 R，R-丙交酯，或者0.67-0. 80 R，R-丙交酯、0. 19-0. 30內(nèi)消旋丙交酯和0. 01-0. 03 S，S-丙交酯。
18.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0.80 S，S-丙交酯、0.005-0. 20 R，R-丙交酯和0-0. 10內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于R，R-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
19.權(quán)利要求18的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
20.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0.90 S，S-丙交酯、0.005-0. I R，R-丙交酯和0-0. 05內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于R，R-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
21.權(quán)利要求20的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
22.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0. 95S，S-丙交酯、0. 005-0. 05 R，R-丙交酯和0-0. 025內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于R，R_丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
23.權(quán)利要求22的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
24.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0.80 R，R-丙交酯、0.005-0. 20 S，S-丙交酯和0-0. 10內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于S，S-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
25.權(quán)利要求24的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
26.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0. 90 R，R-丙交酯、0. 005-0. 10 S，S-丙交酯和0-0. 05內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于S，S-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
27.權(quán)利要求26的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
28.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為至少0.95 R，R-丙交酯、0.005-0. 05 S，S-丙交酯和0-0. 025內(nèi)消旋丙交酯，并且內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)小于或等于S，S-丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
29.權(quán)利要求28的方法，其中在純化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的內(nèi)消旋丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)為0-0. 01。
30.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟c)中，中間沸點(diǎn)雜質(zhì)被濃縮在富含內(nèi)消旋丙交酯的流中。
31.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述富含內(nèi)消旋丙交酯的流含有琥珀酸酐，并且在步驟d)之前將琥珀酸酐與內(nèi)消旋丙交酯分離。
32.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，所述方法還包括使在步驟c)中制備的純化的S，S-丙交酯和R, R-丙交酯流聚合。
33.一種含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任選的內(nèi)消旋丙交酯的丙交酯混合物的共聚物，其中a) S，S-丙交酯或R，R-丙交酯在丙交酯混合物中占優(yōu)勢(shì)而另一種非占優(yōu)勢(shì)，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的80-99. 5%的占優(yōu)勢(shì)丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-20%的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯，并且不含內(nèi)消旋丙交酯或者含有小于或等于非占優(yōu)勢(shì)丙交酯量的內(nèi)消旋丙交酯量。
34.一種含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任選的內(nèi)消旋丙交酯的丙交酯混合物的共聚物，其中a)S，S-丙交酯或R，R-丙交酯在丙交酯混合物中占優(yōu)勢(shì)而另一種非占優(yōu)勢(shì)，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的90-99. 5%的占優(yōu)勢(shì)丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-10%的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯，并且不含內(nèi)消旋丙交酯或者含有小于或等于非占優(yōu)勢(shì)丙交酯量的內(nèi)消旋丙交酯量。
35.一種含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任選的內(nèi)消旋丙交酯的丙交酯混合物的共聚物，其中a)S，S-丙交酯或R，R-丙交酯在丙交酯混合物中占優(yōu)勢(shì)而另一種非占優(yōu)勢(shì)，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的95-99. 5%的占優(yōu)勢(shì)丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-5%的非占優(yōu)勢(shì)丙交酯，并且不含內(nèi)消旋丙交酯或者含有小于或等于非占優(yōu)勢(shì)丙交酯量的內(nèi)消旋丙交酯量。
36.一種用于將琥珀酸酐與內(nèi)消旋丙交酯流分離的方法，所述方法包括進(jìn)行以下中的至少一個(gè)a)水解琥珀酸酐以形成琥珀酸，隨后分離有機(jī)相和水相，以形成具有降低水平的琥珀酸酐的經(jīng)洗滌的內(nèi)消旋丙交酯，b)水解琥珀酸酐以形成琥珀酸，隨后萃取琥珀酸，和c)水解內(nèi)消旋丙交酯和琥珀酸酐以得到乳酸和琥珀酸二者，并通過蒸餾從琥珀酸中回收乳酸。
全文摘要
如下制備適合用于聚合的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流制備低分子量聚(乳酸)，使所述低分子量聚(乳酸)解聚以形成S，S-丙交酯、R，R-丙交酯和內(nèi)消旋丙交酯的混合物，以及將內(nèi)消旋丙交酯從該混合物中分離以形成S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流。將內(nèi)消旋丙交酯再循環(huán)至工藝中，改變所制備的丙交酯混合物中的丙交酯的摩爾分?jǐn)?shù)。
文檔編號(hào)C08G63/08GK102625802SQ201080021187
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者E·S·薩姆納, J·D·施勒德, R·D·本森 申請(qǐng)人:自然工作有限責(zé)任公司