[发明专利]一种制备低含水量、低酸度高纯乳酸正丙酯的方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的一种制备低含水量、低酸度高纯乳酸正丙酯的方法是精细有机合成领域羟基酸酯制备的方法，特别是涉及了一种以苯和/或甲苯和/或二甲苯和/或环己烷为共沸带水剂，氧化钙和/或无水硫酸镁和/或无水硫酸钠和/或无水硫酸锌为在位处理带水剂的干燥剂和脱酸剂，4A和/或5A分子筛为酯产品的脱水剂，直接通过共沸带水剂在位脱水、脱酸方法制备高品质乳酸正丙酯的工艺。

背景技术

乳酸正丙酯是一种廉价的手性起始物，也是一种无毒、生物降解性好、溶解性能好、应用范围广且易回收的有机溶剂。乳酸正丙酯可用于合成多种具有光学活性的医药或农药中间体，还可以作为基本香料成分用于香料的制造。乳酸正丙酯作为基本助剂成分之一，还可用于合成树脂型涂料、胶粘剂、印刷油墨的生产，作为性能优良的高级清洗剂用于石油管道的清洗和电子线路板及元器件的清洗。

乳酸正丙酯的传统合成工艺是以乳酸和正丙醇为反应物，浓硫酸为催化剂，通过直接酯化的方法制备。在这种方法中，不但存在设备易腐蚀、副方应多、产物与催化剂难以分离、后处理复杂、环境污染严重等诸多问题，而且还存在反应及分离过程中由于乳酸的聚合以及分子内脱水导致的乳酸利用率低、乳酸正丙酯生产成本高、产品品质下降等方面的问题。在资源日益短缺、环保问题日益突出、清洁生产工艺日益受到重视的当今世界，开发技术上先进、操作上安全、经济上合理的乳酸正丙酯绿色生产工艺，不仅具有重要的经济效益，同时还具有良好的社会效益。

无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌等是一类无毒、价廉的无机化合物，可通过与水的作用形成结晶水合物，并且这种结晶水合物可通过高温加热脱去结晶水重新生成无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水硫酸锌。氧化钙作为碱性氧化物，不但能够与水反应形成氢氧化钙，而且还能够与酸作用形成相应的盐。4A或5A分子筛可通过其结构中存在的微小孔状结构对水的选择性吸附性能，降低有机化合物，尤其是极性有机物中水的含量。

苯、甲苯、二甲苯和环己烷等可以与水形成低沸点共沸物，作为带水剂可用于有水生成的有机化学反应体系中水的及时移除，促进原料的转化和产品的生成，从而提高原料的利用率，降低产品的生产成本。在利用传统的方法制备乳酸正丙酯的过程中，通过使用苯、甲苯、二甲苯或环己烷等作为带水剂，不但能够使酯化反应可以在较低的温度下进行，而且还可以部分降低酯化反应过程中副反应的发生程度，提高乳酸正丙酯的收率。但即使存在共沸带水剂，通过传统工艺制备乳酸正丙酯，仍存在乳酸利用率低、酯产品品质不高等方面问题。

在低含水量、低酸度高纯乳酸正丙酯制备工艺的开发过程中，接触了很多有关乳酸正丙酯及乳酸酯制备及分离纯化等方面的技术资料，其中具有一定参考价值的主要包括：《乳酸正丙酯的合成研究》(孝感学院学报，2002，Vol.22，No.6)、《稀土固体超强酸SO₄^2-/TiO₂-CeO₂催化合成乳酸丙酯的研究》(曲阜师范大学，2006，Vol 32，No.2)、《乳酸酯的合成研究》(厦门大学学报，1997，Vol.36，No.4)、《共沸精馏分水法合成乳酸乙酯》(广西科学，2002，Vol.9，No.4)、《乳酸正丁酯合成研究进展》(平原大学学报，2001，Vol.18，No.4)。

发明内容

一种制备低含水量、低酸度高纯乳酸正丙酯方法的发明，主要是为了解决现有乳酸正丙酯制备方法和工艺中存在的反应时间长、后处理复杂、乳酸利用率低、乳酸正丙酯收率不高、产品中游离酸和水份含量偏高、产品纯度难满足要求，并影响到乳酸正丙酯产品在其它工业领域应用等方面的问题。

本发明的技术方案为：将乳酸、正丙醇、带水剂和酯化催化剂置于同一反应釜中，在搅拌下加热回流反应；利用带水剂与水形成具有低沸点共沸物的特点，通过外循环分水方法及时移去反应体系中生成的水；通过在反应装置外直接设置液体有机物干燥装置，利用无水硫酸镁、无水硫酸钠和无水硫酸锌对水的结合性能或氧化钙对水的反应性能，在位及时除去外循环分水装置内带水剂-水共沸物中的水；利用氧化钙对酸的反应性能，在位及时除去外循环分水装置内带水剂-水共沸物中的低沸点酸；利用混合有机胺与残存于反应后的物料中少量乳酸的成盐性能以及生成的乳酸有机胺盐不溶于反应物料的特点，除去反应后的物料中残存的少量乳酸；利用分子筛对水分子的选择性吸附性能，除去减压蒸馏得到的乳酸正丙酯中存在的微量水。