乙交酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乙交酯的生產(chǎn)方法，它是通過乙醇酸縮聚制備得到的聚乙醇酸低聚物，然后解聚乙醇酸低聚物制備乙交酯。乙交酯是制備高分子量聚乙醇酸的最重要的單體。
[0002]解聚是制備乙交酯的必經(jīng)步驟。解聚時(shí)，通過控制解聚條件，可以高收率的獲得乙交酯。通過該方法可以使生成的乙交酯快速的蒸出，減少了副反應(yīng)，保證了解聚過程高的轉(zhuǎn)化率,從而高收率的獲得乙交酯。
【背景技術(shù)】
[0003]聚乙醇酸(PGA)又稱聚羥基乙酸或聚乙醇交酯酸，是最早商業(yè)化的人工合成手術(shù)縫合線。其合成主要有羥基乙酸直接縮合聚合法和乙交酯的開環(huán)聚合法兩種。直接縮合聚合法操作簡(jiǎn)單，但一般只能得到相對(duì)分子量在幾百至幾千的低聚物。乙交酯的開環(huán)聚合是獲得高相對(duì)分子質(zhì)量PGA的常用方法。
[0004]乙交酯是環(huán)酯化合物，其具有其中從兩個(gè)乙醇酸分子中消除兩個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)，然而，僅通過直接脫水進(jìn)行的酯化反應(yīng)不能生成任何乙交酯。通常，乙交酯類單體的合成分為兩步:首先通過乙醇酸或乙醇酸酯縮聚合成低分子量的聚合物(以下簡(jiǎn)稱為低聚物)作為中間體；然后通過高溫蒸餾的方法環(huán)化上述中間體以生成乙交酯，并從反應(yīng)體系中提取該氣態(tài)的環(huán)化物。
[0005]U.S.專利2668162公開了一種方法，首先在170?185°C通過熔融縮聚制備聚乙醇酸低聚物，然后將乙醇酸低聚物破碎成粉末，并在高真空下1.6?2.0kPa于270?285°C加熱，收集所得含有乙交酯的蒸氣。粗乙交酯的收率最高可以達(dá)到83%。但是該方法需要將低聚物首先破碎成粉末，再進(jìn)行解聚，粉末容易造成環(huán)境污染，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]U.S.專利4727163公開了一種方法，使用具有良好熱穩(wěn)定性的聚醚作基材，然后乙醇酸與基材進(jìn)行嵌段共聚得到嵌段共聚物，最后加熱嵌段共聚物進(jìn)行解聚。收率為67%。雖然耐高溫聚醚能夠通可以被再利用，可以作為在解聚過程的溶劑，有利有體系受熱均勻，但需要耗費(fèi)大量的多元聚醚，同時(shí)在高溫下聚合物會(huì)有很多副反應(yīng)發(fā)生，得到乙交酯產(chǎn)物中引入其它的雜質(zhì)。
[0007]U.S.專利4835293公開了一種方法，首先在170?185°C通過熔融縮聚制備聚乙醇酸低聚物，然后在常壓下進(jìn)行解聚，通過氮?dú)鈯A帶出在熔體表面蒸發(fā)出的乙交酯，混合氣體通過不溶于水的非極性溶劑收集，收率48%?62%。由于環(huán)狀二聚體的生成速率較慢，這種方法難以降低生產(chǎn)成本
[0008]專利CN 101054371公開了一種方法，采用高純度的乙醇酸晶體為原料，通過脫水縮聚、熔融縮聚制備得到聚乙醇酸低聚物，所得的低聚物在兩種催化劑的催化下高溫熔融解聚，粗乙交酯的最高收率可以達(dá)到86%。該方法在制備乙交酯時(shí)，反應(yīng)過程耗時(shí)較長(zhǎng)，難以降低生產(chǎn)成本。
[0009]吳羽公司的多篇專利US5830991、US6891048B2、US691639B2、CN1496359A、CN1501923A，提到可以采用添加高沸點(diǎn)極性有機(jī)溶劑到聚乙醇酸低聚物中以降低反應(yīng)體系粘度和解聚反應(yīng)溫度，解聚時(shí)乙交酯可以和高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑一起蒸出，很好的解決了管路堵塞的問題；同時(shí)也提到聚乙醇酸低聚物和極性有機(jī)溶劑同時(shí)加入解聚體系并同時(shí)引入二價(jià)或多價(jià)陽離子形式的硫酸鹽和或有機(jī)酸鹽穩(wěn)定劑來防止副反應(yīng)的發(fā)生。但是該方法導(dǎo)致了乙交酯粗產(chǎn)品中混有該種溶劑，增加了精制提純的難度。
[0010]現(xiàn)在普遍認(rèn)為，在高溫下解聚時(shí)，聚乙醇酸低聚物分子鏈末端會(huì)發(fā)生回咬反應(yīng)，末端生成六圓環(huán)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，進(jìn)而生成乙交酯。在解聚體系中，存在大量的酸性成分，乙交酯在酸的作用下容易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。因而生成的乙交酯能夠快速?gòu)慕饩垠w系中抽出，可以避免乙交酯發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，從而提高乙交酯的收率；同時(shí)，解聚反應(yīng)的速?zèng)Q定于解聚反應(yīng)活化能，而活化能是反應(yīng)溫度的函數(shù)，受反應(yīng)溫度的影響很大，選取合適的反應(yīng)溫度，能夠使得解聚反應(yīng)速率較快，縮短反應(yīng)時(shí)間，能夠減少其它副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高乙交酯的收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)制備的乙交酯純度和收率較低的問題，提供一種乙交酯的生產(chǎn)方法，它是以乙醇酸為原料，首先通過常壓分段和加強(qiáng)縮聚制備聚乙醇酸低聚物，然后再高溫解聚該低聚物制備乙交酯。解聚時(shí)，通過控制解聚條件，尤其是解聚的真空度，可以高收率的獲得乙交酯。通過該方法可以使生成的乙交酯快速的蒸出，減少了副反應(yīng)，保證了解聚過程高的轉(zhuǎn)化率，從而高收率的獲得乙交酯。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:乙交酯制備方法，包括以下步驟:
[0013](1)熔融縮聚:a)常壓縮聚，在縮合催化劑或酯交換催化劑存在下，將乙醇酸晶體在常壓條件下分段反應(yīng):第一階段預(yù)聚，保持反應(yīng)溫度在高于乙醇酸的熔點(diǎn)并低于和乙醇酸的沸點(diǎn)之間，預(yù)聚反應(yīng)0.5?10小時(shí)；第二階段縮聚，在反應(yīng)溫度112°C?220°C下，進(jìn)行縮合反應(yīng)或酯交換反應(yīng)，直至無水蒸出為止，得到熔融的乙醇酸低聚物；b)減壓縮聚，在步驟a)后，保持體系在反應(yīng)溫度112?220°C，反應(yīng)壓力0.1?5KPa下，使縮合反應(yīng)或酯交換反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直至沒有水蒸出；c)加強(qiáng)縮聚，在步驟b)后，保持體系在反應(yīng)溫度112?220°C，反應(yīng)壓力0.1?5KPa下繼續(xù)反應(yīng)0.5?10小時(shí)。
[0014](2)高溫解聚，在步驟(1)后，將體系在反應(yīng)溫度230?290°C，反應(yīng)壓力0.1?lKPa，使聚乙醇酸低聚物發(fā)生解聚反應(yīng)，然后減壓蒸餾得到乙交酯粗產(chǎn)物。
[0015]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案為:所述的縮合催化劑或酯交換催化劑優(yōu)選為錫的鹵化物、錫的有機(jī)酸化合物中的至少一種，或/和銻的氧化物、銻的鹵化物、銻的有機(jī)酸化合物中的至少一種，或/和鋅的氧化物、鋅的鹵化物、鋅的有機(jī)化合物、鋅的配合物中的至少一種，或/和有機(jī)鋁化合物、鋁的配合物中的至少一種，或/和稀土金屬配合物中的至少一種；所述的縮合催化劑或酯交換催化劑的用量為乙醇酸原料量的0.001?10wt%，優(yōu)選為0.01?5wt%，更優(yōu)選為0.05?1 wt%，最優(yōu)選為0.07?0.7 wt%。常壓縮聚中，所述第一階段預(yù)聚的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1?5小時(shí)；所述第二階段縮聚的反應(yīng)溫度優(yōu)選為140?220°C。所述減壓縮聚的反應(yīng)壓力優(yōu)選為0.1?3KPa。加強(qiáng)縮聚階段,所述加強(qiáng)縮聚的反應(yīng)溫度優(yōu)選為140?220°C，更優(yōu)選為160?210°C，反應(yīng)壓力優(yōu)選為0.1?3KPa，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為0.5?6小時(shí)。高溫解聚步驟中，高溫解聚的反應(yīng)溫度優(yōu)選為230?260°C ;高溫解聚的反應(yīng)壓力優(yōu)選為0.1?0.5KPa ;高溫解聚的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1?10小時(shí)，更優(yōu)選為2?6小時(shí)。所述乙醇酸晶體的純度優(yōu)選大于99%。
[0016]上述技術(shù)方案中，第一階段預(yù)聚的反應(yīng)時(shí)間最優(yōu)選為1.5?2.5h，加強(qiáng)縮聚的反應(yīng)時(shí)間最優(yōu)選為1?2h，采用該技術(shù)方案得到的聚乙醇酸低聚物制備乙交酯的產(chǎn)率較高。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:在制備乙醇酸低聚物時(shí)，在經(jīng)歷了常壓分階段反應(yīng)和減壓縮聚，乙醇酸原料能夠反應(yīng)充分，提高原料轉(zhuǎn)化率，并通過進(jìn)一步加強(qiáng)縮聚反應(yīng)的技術(shù)方案，反應(yīng)時(shí)間為0.5?5小時(shí)時(shí)，有利于低聚物的分子量在熔融狀態(tài)下進(jìn)一步提高，并通過酯交換反應(yīng)使分子量分布更加均一，從而使得解聚穩(wěn)定，生成的乙交酯中雜質(zhì)含量低，乙交酯收率較高；并且在制備乙交酯時(shí)，在解聚階段，通過選取合適的解聚溫度，降低解聚體系得真空度，可以有效地促使乙交酯快速蒸出，縮短反應(yīng)時(shí)間，減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高乙交酯的收率。
[0018]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，尤其是采用第一階段常壓預(yù)聚的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1.5?
2.5h，加強(qiáng)縮聚的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1?2h的技術(shù)方案，在反應(yīng)溫度230?290°C，反應(yīng)壓力
0.1?lKPa，使聚乙醇酸低聚物發(fā)生解聚反應(yīng)，然后減壓蒸餾得到乙交酯粗產(chǎn)物，產(chǎn)率可達(dá)91%，取得了較好的技術(shù)效果。
[0019]下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]用下列非限定性示例進(jìn)