成果推介：高浓乳酸一步法合成丙交酯的制备技术

高浓乳酸一步法合成丙交酯的制备技术

1. 痛点问题

聚乳酸由于其可生物降解性、良好的加工性和力学性能在生活、农业及医药领域已经有广泛的应用。工业上合成聚乳酸通常采用丙交酯开环聚合的方法。丙交酯是乳酸的环状二聚体，是合成聚乳酸的中间体，其经济高效的合成路线是影响聚乳酸规模化生产的重要因素。目前工业上通常采用两步法合成丙交酯，即首先通过脱水寡聚将乳酸合成低聚乳酸(O-PLLA)，然后O-PLLA在催化剂的作用下解聚生成丙交酯。然而两步法合成丙交酯工艺复杂，反应条件苛刻，产率不高导致单耗高，成本较高。采用乳酸一步法合成丙交酯工艺简单，是一种节能高效的合成方式。催化高浓乳酸直接合成丙交酯可以有效降低能耗，减少碳排放。然而高浓度乳酸中除含有乳酸单体外，还包含大量乳酸低聚体(二聚体、三聚体及多聚体)，在微孔孔道中会发生严重的传质现象，丙交酯产率较低。

2. 解决方案

针对现有技术的不足，本项目提供一种利用多级孔beta-M分子筛，在高浓乳酸条件下一步法合成丙交酯工艺，实现高产率合成丙交酯。本项目所采取的具体方案如下:(1)以多级孔Al-beta-M分子筛为原料，经离子交换置换后得到多级孔beta-M分子筛；(2)将乳酸水溶液、多级孔beta-M分子筛与反应溶剂混合，在氮气保护下，油浴温度110～200℃，搅拌反应20～180min，随后过滤出分子筛，滤液分离掉溶剂和水，即得。

3. 竞争优势分析

多级孔beta-M分子筛的高催化活性归因于其中三维互连的微介孔结构，这缩短了丙交酯在微孔中扩散路径，减少了副反应的发生，介孔孔道中存在活性位点，使得乳酸低聚体可转化为丙交酯。与传统大颗粒微孔Sn-beta分子筛(bulk Sn-beta)相比，丙交酯的产率提高了34 .65％，丙交酯的反应速率提升了38.24％。本工艺中使用的催化剂具有高活性、高选择性及可回收性，使用的溶剂可循环利用，副产物只有水，工艺简单、绿色、环保，具有潜在的工业化前景。

4. 市场应用前景

目前我国聚乳酸的生产仍属起步发展阶段，仍大量依赖进口，主要原因是我国聚乳酸发展较为落后，产业化规模小，另外，丙交酯完全依靠进口，受制于人。特别是当泰国Total Corbion工厂生产的丙交酯全部用作自用，不再出口后，丙交酯的全球供给压缩，市场供应偏紧，制约我国下游聚乳酸产业发展。本项目成果中丙交酯的制备技术，有利于解决目前卡脖子技术的制约，实现相关技术的国产化，推动聚乳酸的产能增效，相比于传统两步法合成丙交酯可以至少降低20%以上的成本，在可降解塑料市场等具备广阔的市场应用前景。

5. 知识产权

CN202210513380.3；一种高浓乳酸一步法合成丙交酯的方法；南京大学；江伟、徐云龙、李月茹、张全兴。