背景

丙交酯的合成原料為乳酸，是乳酸二聚環(huán)化的產(chǎn)物，乳酸分子中的一個(gè)手性碳原子決定其二聚體丙交酯中應(yīng)含有兩個(gè)手性碳原子，形成的丙交酯有三種光學(xué)異構(gòu)體，即左旋光性丙交酯（L-丙交酯），右旋光性丙交酯（D-丙交酯）以及內(nèi)消旋丙交酯（M-丙交酯）。丙交酯的合成工藝主要包括反應(yīng)合成和精制純化兩個(gè)階段，在反應(yīng)階段首先將乳酸酯化脫水生成乳酸低聚物，然后再將乳酸低聚物在高溫以及高真空下進(jìn)行催化解聚，得到粗丙交酯，其主要雜質(zhì)有M-丙交酯、乳酸、乳酸二聚體、乳酸三聚體、有機(jī)色素物和水等。若丙交酯中含有乳酸、乳酸二聚體、乳酸三聚體及水會(huì)影響聚合物PLA的分子量、PLA的分子量分布及PLA的穩(wěn)定性，而M-丙交酯則影響PLA的力學(xué)性能。因此，首先需要對(duì)粗丙交酯進(jìn)行提純精制，脫除色素物質(zhì)及各種雜質(zhì)組分，得到化學(xué)純度和光學(xué)純度均很高的丙交酯產(chǎn)品，以達(dá)到對(duì)聚合單體丙交酯的品質(zhì)要求。

由于丙交酯及其原料乳酸均為熱敏性物質(zhì)，所以合成的丙交酯粗品顏色很深，為深黃色到黑褐色，粘性蠟塊狀外觀。粗丙交酯的精制純化方法主要有溶劑重結(jié)晶、精餾、溶劑萃取、水萃法、熔融結(jié)晶等方法。針對(duì)丙交酯物性特點(diǎn)，上述幾種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，采用單一的方法提純丙交酯無論是純度還是收率都很難達(dá)到令人滿意的結(jié)果。

溶劑重結(jié)晶法，是目前文獻(xiàn)報(bào)道中最常用的方法，采用的溶劑有乙醚、乙酸乙酯、2-丁酮、丙酮、苯類、異丙醇、氯仿、四氫呋喃等。但是，單純的溶劑重結(jié)晶效果不好，當(dāng)粗產(chǎn)品中含有較多的M-丙交酯時(shí)，單純利用重結(jié)晶方法很難提高L-丙交酯的純度，難以達(dá)到高純度產(chǎn)品的規(guī)格要求；盡管通過增加結(jié)晶次數(shù)可以提高產(chǎn)品的純度但會(huì)使產(chǎn)品損失增大，產(chǎn)率降低。溶劑重結(jié)晶過程對(duì)于丙交酯提純來說，通常要重復(fù)2～4次才能達(dá)到要求，對(duì)內(nèi)消旋的丙交酯脫除效果不理想，且丙交酯在溶劑中的溶解度較高，提純的收率不高。

精制純化

待純化的粗丙交酯是由縮聚-解聚反應(yīng)制得的L-丙交酯粗品，L-丙交酯含量為82.5wt%。

取2.0kg粗丙交酯，加入去離子水1.2kg、乙醇1.0kg，室溫下高速攪拌混合進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間10min，過濾固液分離，濾餅在真空下干燥，得到初步純化的粉狀L-丙交酯。將得到的丙交酯加入到熔融結(jié)晶器中，控制升溫以5℃/h速度加熱，即時(shí)排出熔化的液體，待溫度為80℃時(shí)停止排液。將結(jié)晶器中的物料加熱到98℃使之全部熔化，保持恒溫15min，再以3℃/h的降溫速度降溫，使丙交酯呈結(jié)晶態(tài)析出，當(dāng)溫度降到83℃左右時(shí)，恒溫養(yǎng)晶40min，將熔化的液體排出結(jié)晶器。然后以3℃/h的升溫速度升溫，進(jìn)行發(fā)汗，當(dāng)溫度達(dá)到91℃時(shí)，恒溫養(yǎng)晶60min，排出熔化的液體。將結(jié)晶器溫度降到30℃，用1.4kg的乙醇對(duì)丙交酯晶體進(jìn)行沖洗，洗去晶體表面粘附的雜質(zhì)組分，真空干燥后得到白色晶體狀成品丙交酯。經(jīng)測(cè)試，丙交酯產(chǎn)品的化學(xué)純度為99.91%，光學(xué)純度98.9%，其中M-丙交酯含量0.06%，L-丙交酯的收率為85.3%。