Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно к усовершенствованному способу получения эфиров молочной кислоты, которые нашли применение в электронной промышленности, при производстве синтетического каучука, в лакокрасочной промышленности.
Известен способ получения эфиров молочной кислоты этерификацией молочной кислоты в присутствии кислотного катализатора, который заключается в том, что в стальной реактор помещают 98%-ную молочную кислоту и метанол в соотношении 1:5. Процесс ведут в жидкой фазе под давлением 21-23 ати при 200-220оС в течение 30-60 мин. В качестве катализатора применяют n-толуолсульфокислоту, а также борную, фосфорную кислоты. Выход метилового эфира молочной кислоты составляет 82% Недостатком способа является проведение процесса под давлением и при высокой температуре, необходимость применения катализатора, а также использование в качестве исходного продукта 98%-ной молочной кислоты, процесс концентрирования которой связан с технологическими трудностями и приводит к частичной лактонизации последней.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения эфиров молочной кислоты, например метилового эфира молочной кислоты, путем поликонденсации молочной кислоты при нагревании в присутствии водоотнимающего агента с последующим алкоголизом полученной полимолочной кислоты в запаянной ампуле или автоклаве в присутствии 2-5-кратного избытка соответствующего спирта при температуре 100-150оС в присутствии кислотного катализатора, например концентрированной серной кислоты или n-толуолсульфокислоты, обычно в течение 1-4 ч, после чего избыток катализатора нейтрализуют ацетатом натрия, избыток спирта отгоняют и перегоняют продукт под вакуумом. Выход метилового эфира 50-68% Недостатком способа является сравнительно низкий выход целевого продукта, необходимость применения кислотного катализатора, требующего удаления по окончании процесса.
Кроме того, для получения исходной полимолочной кислоты используют молочную кислоту, которая является продуктом, в основном, пищевого происхождения, поскольку ее получают молочнокислым брожением углеводов.
Цель изобретения заключается в увеличении выхода целевого продукта и в расширении сырьевых источников.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения эфиров молочной кислоты общей формулы
CH3--COOR где R -CnH2n+1 при n 1-10, -СН2-С6Н5, -СН2-СН=СН2, взаимодействием -хлорпропионовой кислоты в среде этанола с гидроокисью натрия при соотношении кислота:щелочь 1:1,08-1,1 соответственно, после чего полученную натриевую соль -хлорпропионовой кислоты подвергают поликонденсации при 185-195оС обычно в течение 1 ч, с образованием полимолочной кислоты с последующим алкоголизом под давлением 0-5 ати, обеспечивающим протекание реакции в жидкой фазе в среде 2-5-кратного избытка соответствующего спирта при температуре 120-230оС обычно в течение 7-12 ч с образованием соответствующего эфира молочной кислоты, выделяемого непосредственно из реакционной смеси путем перегонки. Выход 65-95%
Отличительными признаками процесса являются обработка -хлорпропионовой кислоты в среде этанола гидроокисью натрия при соотношении -хлорпропионовая кислота: гидроокись натрия 1:1,08-1,1 соответственно, после чего полученную натриевую соль -хлорпропионовой кислоты подвергают поликонденсации при 185-195оС с последующим алкоголизом полученной промежуточной кислоты при 120-230оС, что позволяет повысить выход целевого продукта и расширить сырьевые источники. Алкоголиз ведут при давлении 0-5 ати.
П р и м е р 1. Этиловый эфир молочной кислоты.
В реактор из нержавеющей стали емкостью 100 л с рубашкой и якорной мешалкой загружают из мерника 20 л этилового спирта, затем при перемешивании постепенно добавляют 8,8 кг (220 моль) едкого натра, после чего подают 16,6 л (200 моль) - хлорпропионовой кислоты. Выделяемое в результате бурной экзотермической реакции тепло идет на испарение этанола, пары которого конденсируются в холодильнике и возвращаются в реактор.
После завершения подачи -хлорпропионовой кислоты реакционную массу подогревают подачей в рубашку реактора пара и при 78-100оС отгоняют 23 л смеси этанол-вода, содержащей 82% этанола.
После удаления смеси спирт-вода температуру в реакторе доводят до 195оС и выдерживают 1 ч, при этом происходит поликонденсация -хлорпропионата натрия с образованием полимолочной кислоты и хлористого натрия. Реакционную массу охлаждают до 50оС и в реактор загружают 50 л ацетона и 1,75 л 35%-ной соляной кислоты, при этом в течение 10 мин полимолочная кислота растворяется в ацетоне, а хлористый натрий выпадает в осадок. Отфильтровывают ацетоновый раствор полимолочной кислоты от хлористого натрия и отгоняют ацетон.
Предлагаемый способ, основанный на применении в качестве исходного продукта -хлорпропионовой кислоты, позволяет отказаться от использования молочной кислоты, являющейся природным сырьем, получить ряд эфиров молочной кислоты с высоким выходом, исключить применение катализатора.