[发明专利]制备L－(+)－乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由从乳酸钙得到的相对纯的S-(-)-乳酸甲酯(～95-98％的纯度)制备纯L-(+)-乳酸的方法，所述乳酸钙通过甘蔗汁发酵形成。更具体地，所述方法涉及以高产率制备高纯且具有光学活性的L-(+)-乳酸，其尤其涉及一种通过使高纯S-(-)-乳酸甲酯水解制备高纯度的L-(+)-乳酸的方便、有效的方法。仍更具体地，其涉及使用过热甲醇蒸气连续逆流滴流相酯化粗乳酸，所述酯化使用或不使用稳定剂在适宜的温度、蒸气流量和压力条件下进行。更具体地，其涉及用化学计量比的稀硫酸水解由甘蔗汁发酵得到的乳酸钙，随后过滤以移除硫酸钙并在蒸发器中浓缩稀乳酸，以得到所希望的浓粗乳酸，其在连续逆流滴流相酯化中用作原料。仍更具体地，其涉及从连续逆流滴流相酯化段中回收相对纯的乳酸甲酯，随后使用试剂纯化，随后回收以得到高纯S-(-)-乳酸甲酯，在作为催化剂的高纯L-(+)-乳酸的存在下用蒸馏水、无金属污染的水或脱矿物质水或去离子水使所述高纯S-(-)-乳酸甲酯水解，以得到高纯L-(+)-乳酸，随后进行活性碳处理，以得到高纯L-(+)-乳酸水溶液，其中所述活性碳用稀高纯L-(+)-乳酸水溶液处理，可以在蒸发器中将得到的高纯L-(+)-乳酸水溶液浓缩到所希望的浓度。

背景技术

高纯度L-(+)-乳酸具有若干种工业用途。可以将如此制备的L-(+)-乳酸用在乳制品的生产中，作为食品领域中的酸化剂，作为制备增塑剂、粘合剂、药物的中间体，用在乳酸盐/酯的制备中，用作羊毛染色中媒染剂等。类似地，由高纯S-(-)-乳酸甲酯制备的高纯度L-(+)-乳酸在可生物相容的和可生物降解的聚合物的制备领域中具有相当大的工业开发前景，所述聚合物在清洁卫生领域、医疗应用等领域中用于制备袋、应用膜。

L-(+)-乳酸的纯化：现有技术中报道了多种制备方法，即电渗析、用碱提取、吸附和解吸、反应蒸馏，以制备乳酸烷基酯，随后使所述乳酸烷基酯水解，以得到乳酸等。本发明涉及一种由从乳酸钙得到的相对纯的S-(-)-乳酸甲酯(～95-98％的纯度)制备纯L-(+)-乳酸的方法，所述乳酸钙通过甘蔗汁发酵形成。由现有技术已知乳酸的制备方法，通常包括三个步骤。在步骤1中，使碱金属乳酸盐与浓硫酸或稀硫酸反应。相应的碱金属硫酸盐作为副产物连同稀乳酸水溶液一起产生。在步骤2中，浓缩稀乳酸溶液并使用催化剂用甲醇酯化。在该发明的大部分中，用酸性催化剂使所得的乳酸甲酯、甲醇和水的混合物水解，以得到乳酸水溶液。如在以下获得专利权的文献中所引用的，在过去已提出多种基于上述通用方法制备乳酸的方法：

可以参照专利No US 1,695,449，其中在制备乳酸酯的过程中，通过如下步骤以间歇方式制备乳酸酯：使75％乳酸溶液以及醇和硫酸铝沸腾并用苯通过恒沸混合物移除反应水。一旦移除反应水，就冷却混合物并过滤以除去硫酸铝，中和以除去未反应的乳酸和酯，然后通过分馏回收。在该操作中所报道的乳酸的转化率为94.5％～96.5％。但是未报道产率。其可以作为典型的实例提供。可以看出，上述现有技术的缺点在于虽然乳酸的转化率高达94.5％，但是要求醇与乳酸的摩尔比为大于或等于8。这种在所述方法中过量醇的使用导致在工业规模的生产中用于回收的投资成本较高以及回收操作成本较高。缺点还在于该方法需要在64.8℃下以恒沸点混合物进行反应；在该温度下，乳酸对其酯的转化率不是很高(参见Ralph A.Tropue and Kenneth A.Kobe，Industrial EngineeringChemistry 42(5)，801-810(1950)，Ralph A.Tropue and Kenneth A.Kobe，Ibid，42(7)，1403-1409(1950))。较低的反应温度需要较长的时间以达到所希望的转化率，这直接影响生产能力和投资成本。同时，为了推动反应正向进行，必须用苯恒沸移除乳酸中的水和反应水。这需要蒸馏和循环数倍于乳酸中原始水和反应水的苯。同时，所得的馏出物可能以单相或两相存在。过量醇和苯的回收变成复杂的操作，这也影响工序成本。总的来说，该方法要求较长的反应时间和较高的投资成本。