专利名称：利用内消旋丙交酯再循环来制备丙交酯的方法
利用内消旋丙交酯再循环来制备丙交酯的方法本申请要求于2009年3月13日提交的美国临时专利申请第61/159,938号的权益。
本发明涉及用于制备丙交酯和聚丙交酯(PLA)的方法。聚丙交酯树脂在工业上通过将乳酸转化为丙交酯随后聚合而制备。乳酸为具有一个手性中心的分子，因此，其以两种对映异构体形式存在，所谓的R-(或D-)对映异构体和
5-(或L-)对映异构体。两分子的乳酸可缩合，消除两分子的水，以形成3，6_二甲基-1，
4-二氧六环-2，5-二酮，其通常称为“丙交酯”。可认为丙交酯由两个“乳酸单元”组成，其中每个都具有以下结构
权利要求
1.一种制备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，以形成包含内消旋丙交酯、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-丙交酯为非占优势丙交酯； c)在一个或多个步骤中将内消旋丙交酯与所述粗制丙交酯分离，使得 1)形成富含内消旋丙交酯的流，其中内消旋丙交酯的摩尔分数为至少0.8 ;和 2)形成纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流；和 d)将至少一部分内消旋丙交酯流直接或间接再循环回到步骤a)或步骤b)中， 由此再循环的内消旋丙交酯流中的至少一部分内消旋丙交酯转化为S，S-丙交酯、内消旋丙交酯和R，R-丙交酯的混合物，并且相对于不进行步骤d)时，提高在步骤b)中制备的粗制丙交酯中的非占优势丙交酯的摩尔分数。
2.权利要求I的方法，其中，在步骤a)或步骤b)或二者期间，再循环的内消旋丙交酯流经受条件(I)、(2)和(3)中至少之一保持至少30分钟，其中条件(I)为100-300°C的温度；条件(2)为存在含羟基的物类；和条件(3)为存在乳酸聚合/解聚催化剂或酯交换催化剂。
3.权利要求2的方法，其中在步骤b)期间，再循环的内消旋丙交酯流经受180-250°C的温度、存在羟基物类和存在乳酸聚合/解聚催化剂，并且在步骤b)中的停留时间为至少15分钟。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中将所述内消旋丙交酯流再循环至步骤a)或步骤a)的上游中，并且将再循环的内消旋丙交酯混合至存在于步骤a)中的液相中。
5.权利要求1-3中任一项的方法，其中将所述内消旋丙交酯流再循环至步骤b)中，并且再循环内消旋丙交酯流是通过(I)将内消旋丙交酯流作为过冷液体引入步骤b)中，(2)将内消旋丙交酯流与在步骤a)中形成的低分子量聚(乳酸)预混并将它们共同引入步骤b)中，(3)在步骤b)中在低分子量聚(乳酸)的表面处或之下引入内消旋丙交酯流，(4)在将内消旋丙交酯流再循环至步骤b)中之前提供单独的内消旋丙交酯流的水解步骤，或(5)其任何两种以上的组合。
6.前述权利要求中任一项的方法，其中步骤c)包括分馏步骤。
7.前述权利要求中任一项的方法，其中步骤c)包括熔体结晶步骤。
8.前述权利要求中任一项的方法，其中通过使乳酸或乳酸衍生物聚合在步骤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-对映异构体或R-对映异构体，和不多于10%的另一种对映异构体。
9.权利要求8的方法，其中将足够的内消旋丙交酯流再循环，以对于每摩尔由在步骤a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物贡献的乳酸单元，提供0. 015-0. 5摩尔的乳酸单元。
10.权利要求9的方法，其中将足够的内消旋丙交酯流再循环，以对于每摩尔由在步骤a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物贡献的乳酸单元，提供至少0. I摩尔的乳酸单元。
11.权利要求10的方法，其中将足够的内消旋丙交酯流再循环，以对于每摩尔由在步骤a)中聚合的乳酸或乳酸衍生物贡献的乳酸单元，提供可达0. 25摩尔的乳酸单元。
12.权利要求8-11中任一项的方法，其中所述乳酸或乳酸衍生物含有至少优选至少99%的S-对映异构体或R-对映异构体，和不多于I %的另一种对映异构体。
13.前述权利要求中任一项的方法，其中相对于不进行步骤d)时，在步骤b)中制备的粗制丙交酯中的非占优势丙交酯的摩尔分数提高0. 005-0. 05。
14.前述权利要求中任一项的方法，其中相对于不进行步骤d)时，在步骤b)中制备的粗制丙交酯中的非占优势丙交酯的摩尔分数提高0. 01-0. 05。
15.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤b)中制备的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩尔分数为0. 50-0. 85 S，S-丙交酯、0. 145-0. 45内消旋丙交酯和0. 005-0. 05 R，R-丙交酯，或者0. 50-0. 85 R，R-丙交酯、0. 145-0. 45内消旋丙交酯和0. 005-0. 05 S，S-丙交酯。
16.权利要求15的方法，其中在步骤b)中制备的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩尔分数为0.60-0. 82 S，S-丙交酯、0. 16-0.39内消旋丙交酯和0. 01-0. 04 R，R-丙交酯，或者0.60-0. 82 R，R-丙交酯、0. 16-0. 39内消旋丙交酯和0. 01-0. 04 S，S-丙交酯。
17.权利要求15的方法，其中在步骤b)中制备的粗制丙交酯中包含的丙交酯的摩尔分数为0.67-0. 80 S，S-丙交酯、0. 19-0. 30内消旋丙交酯和0. 01-0. 03 R，R-丙交酯，或者0.67-0. 80 R，R-丙交酯、0. 19-0. 30内消旋丙交酯和0. 01-0. 03 S，S-丙交酯。
18.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0.80 S，S-丙交酯、0.005-0. 20 R，R-丙交酯和0-0. 10内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于R，R-丙交酯的摩尔分数。
19.权利要求18的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
20.权利要求1-17中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0.90 S，S-丙交酯、0.005-0. I R，R-丙交酯和0-0. 05内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于R，R-丙交酯的摩尔分数。
21.权利要求20的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
22.权利要求1-17中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0. 95S，S-丙交酯、0. 005-0. 05 R，R-丙交酯和0-0. 025内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于R，R_丙交酯的摩尔分数。
23.权利要求22的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
24.权利要求1-17中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0.80 R，R-丙交酯、0.005-0. 20 S，S-丙交酯和0-0. 10内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于S，S-丙交酯的摩尔分数。
25.权利要求24的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
26.权利要求1-17中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0. 90 R，R-丙交酯、0. 005-0. 10 S，S-丙交酯和0-0. 05内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于S，S-丙交酯的摩尔分数。
27.权利要求26的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
28.权利要求1-17中任一项的方法，其中在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流中包含的丙交酯的摩尔分数为至少0.95 R，R-丙交酯、0.005-0. 05 S，S-丙交酯和0-0. 025内消旋丙交酯，并且内消旋丙交酯的摩尔分数小于或等于S，S-丙交酯的摩尔分数。
29.权利要求28的方法，其中在纯化的S，S-丙交酯和R，R_丙交酯流中的内消旋丙交酯的摩尔分数为0-0. 01。
30.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤c)中，中间沸点杂质被浓缩在富含内消旋丙交酯的流中。
31.前述权利要求中任一项的方法，其中所述富含内消旋丙交酯的流含有琥珀酸酐，并且在步骤d)之前将琥珀酸酐与内消旋丙交酯分离。
32.前述权利要求中任一项的方法，所述方法还包括使在步骤c)中制备的纯化的S，S-丙交酯和R, R-丙交酯流聚合。
33.一种含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任选的内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优势而另一种非占优势，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的80-99. 5%的占优势丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-20%的非占优势丙交酯，并且不含内消旋丙交酯或者含有小于或等于非占优势丙交酯量的内消旋丙交酯量。
34.一种含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任选的内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优势而另一种非占优势，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的90-99. 5%的占优势丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-10%的非占优势丙交酯，并且不含内消旋丙交酯或者含有小于或等于非占优势丙交酯量的内消旋丙交酯量。
35.一种含有S，S-丙交酯、R, R-丙交酯和任选的内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优势而另一种非占优势，b)丙交酯混合物含有基于混合物中丙交酯重量的95-99. 5%的占优势丙交酯，基于混合物中丙交酯重量的0. 5-5%的非占优势丙交酯，并且不含内消旋丙交酯或者含有小于或等于非占优势丙交酯量的内消旋丙交酯量。
36.一种用于将琥珀酸酐与内消旋丙交酯流分离的方法，所述方法包括进行以下中的至少一个a)水解琥珀酸酐以形成琥珀酸，随后分离有机相和水相，以形成具有降低水平的琥珀酸酐的经洗涤的内消旋丙交酯，b)水解琥珀酸酐以形成琥珀酸，随后萃取琥珀酸，和c)水解内消旋丙交酯和琥珀酸酐以得到乳酸和琥珀酸二者，并通过蒸馏从琥珀酸中回收乳酸。
全文摘要
如下制备适合用于聚合的S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流制备低分子量聚(乳酸)，使所述低分子量聚(乳酸)解聚以形成S，S-丙交酯、R，R-丙交酯和内消旋丙交酯的混合物，以及将内消旋丙交酯从该混合物中分离以形成S，S-丙交酯和R，R-丙交酯流。将内消旋丙交酯再循环至工艺中，改变所制备的丙交酯混合物中的丙交酯的摩尔分数。
文档编号C08G63/08GK102625802SQ201080021187
公开日2012年8月1日 申请日期2010年3月12日 优先权日2009年3月13日
发明者E·S·萨姆纳, J·D·施勒德, R·D·本森 申请人:自然工作有限责任公司