丙交酯实验报告 李青峰（090309105）

丙交酯实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 李青峰（090309105） 题目:丙交酯的合成及 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征 摘要:聚丙交酯是以丙交酯为单体开环聚合的一种具有良好的生物相容性和生物 无积蓄、降解产物可参与人体的新陈降解性的合成高分子材料, 因其具有无毒、 代谢等优点, 广泛用于药物缓释胶囊、外科手术缝线、骨科内固定材料等。而丙 交酯主要以乳酸为原料作催化剂作用以及常压或减压下，脱水环化合成。再用重 结晶法对粗产物进行纯化,制备出高产率、高纯度的丙交酯。其产品主要红外分 析等进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和表征。 关键词:丙交酯，乳酸，合成，表征 Lactide synthesis and characterization Abstract:Poly-lactide is lactide as monomer ring opening polymerization of a kind of good biocompatibility and biodegradability of synthetic polymer materials, because of its is non-toxic, no savings, degradation products can participate in the metabolism of human body, etc., and is widely used in drug sustained-release capsules, surgical sut- ure, orthopaedic inside fixed materials etc. And lactide mainly lactic acid as raw mat- erials as catalyst function and atmospheric or decompression, dehydration ring comb- ined into. Garnish with recrystallization method to coarse product for purification, the preparation of high yield, high purity of lactide. Its product infrared analysis and so on carries on the analysis of representation. Keywords: lactide, lactic acid, synthesis, characterization 0 目录 0前言 ............................................................................................................ 2 1绪论 ............................................................................................................ 2 1.1乳酸和丙交酯的结构介绍 ........................................................................... 2 1.2以乳酸为原料制备丙交酯介绍 ................................................................... 3 1.2.1 减压法合成丙交酯 ............................................................................ 3 1.2.2 常压法制备丙交酯 ............................................................................ 5 2实验部分 ................................................................................................... 6 2.1实验目的 ...................................................................................................... 6 2.2实验原料 ...................................................................................................... 6 2.3实验仪器 ...................................................................................................... 6 2.4实验装置图 .................................................................................................. 6 2.5减压制备丙交酯的合成过程 ....................................................................... 7 2.5.1粗料的制备 ........................................................................................ 7 2.5.2粗料提纯 ............................................................................................ 7 2.6产品制片及分析过程................................................................................... 7 2.7实验过程中要注意的事项以及难点和重点 ................................................ 8 2.7.1注意事项 ............................................................................................ 8 2.7.2难点和重点 ........................................................................................ 8 3表征及结果分析 ...................................................................................... 9 4结论 ............................................................................................................ 9 参考文献: ................................................................................................ 10 1 0前言 随着组织工程的发展和生物可降解材料需求量的日益增加，人们不断开发出符合生物可降解性的材料。聚乳酸(简称PLA)及其共聚物就是其中应用最广泛的可降解材料之一，它属于A-直链脂肪族聚酯类，其中的酯键可被水解和生物降解， 最终代谢产物为CO和HO，因其降解产物无毒、具有良好的生物相容性，而得22 到了全世界的重视。经美国食品和药品管理局(FDA)批准可用作控释药物载体、 [1]医用手术缝合线和注射用微胶囊、微球及埋植剂等制剂的材料。合成高分子质量的聚乳酸，需要化学纯度和光学纯度均很高的丙交酯，其制备主要有直接缩聚法和间接开环法. 直接法是乳酸经过酯化缩合脱除小分子水得到聚合物，通常分子量较低;间接法机理是丙交酯开环链式聚合，研究表明通过控制丙交酯的纯度 [2]可以得到较高分子量和较窄分子量分布的聚乳酸。由于直接法对原材料的要求很高，所得到的聚合物相对分子质量低，机械强度差，使其应用受限。间接法能制相对分子质量高的聚乳酸，对其进行适当改性处理，更能适应在骨科材料、组 [3]织工程支架材料、通用可降解塑料等领域的应用。所以从20世纪70年代以后，聚乳酸的制备一般由乳酸通过间接法合成，首先是乳酸分子间发生酯化反应生成乳酸低聚物，低聚物再在较高的温度下裂解得到乳酸的环状二聚体丙交酯，丙交酯在一定条件下开环聚合成相对分子质量高的聚乳酸。因此丙交酯在制备聚乳酸的生产中起着关键性的作用。然而，由于丙交酯仅仅是制备聚乳酸的中间体，而PLA作为终端生物产品已用于医疗，卫生用品，农业、林、渔业和包装食品等领域。 1绪论 1.1乳酸和丙交酯的结构介绍 乳酸报道最早见于1780年，是Scheele从牛奶中分离而来，后多以农副产品为原料发酵制得，它有一个不对称碳原子，有两种旋光异构体:L-乳酸和D-乳酸，分子式CHO.乳酸分子中具羟基、羧基双官能团，兼有醇和羧酸的性质。363 两个乳酸分子间两两发生酯化，生成环状丙交酯CHO，中文名为3，6-二甲684 基-1，4-二氧杂环己烷-2，5-二酮，英文名为3，6-dimethy-l1，4-dioxane-2，5-dione， 2 它有两个不对称碳原子，因此有三种立体异构体:D-丙交酯，L-丙交酯和meso-丙交酯. 通常所说的乳酸为外消旋DL-乳酸，由等量的D-乳酸和L-乳酸混合而成，D-丙交酯是由两个D-乳酸分子脱水而成，L-丙交酯是由两个L-乳酸分子脱水而成， [4]D-丙交酯和L-丙交酯是一对对映异构体，熔点368 K，而DL-丙交酯是由等量 [5]-丙交酯和等量L-丙交酯混合而成，熔点从391K到401K均有报道，meso-D [6]丙交酯是由一个L-乳酸和一个D-乳酸分子脱水而成， 熔点316K或325K。由此丙交酯开环聚合得到的聚合物分别称为L-型聚乳酸(PLLA)，D-型聚乳酸(PDLA)，DL-型聚乳酸(PD LLA)，meso-型聚乳酸(meso-PLA) 。 1.2以乳酸为原料制备丙交酯介绍 合成方程式如下: 主要的合成 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 有减压法和常压法这两种方法。 1.2.1 减压法合成丙交酯 丙交酯的合成是由两分子乳酸脱水生成低聚乳酸，然后低聚乳酸在催化剂作用下进行被称为“背咬和(back-biting)”的催化酯基转移反应.该过程分为3个阶段。第一阶段:乳酸在较低的真空度下，加热浓缩除去游离的水。用质量浓度为80%的乳酸300ml和6g催化剂ZnO加人到配有分馏头、温度计等装置的500ml烧瓶中，在温度120?、压力小于-300mmHg条件下进行脱水，直到馏出的水接近理论量的水。然后开始第二阶段的反应—回流齐聚化，进一步减压(一般在-600mm Hg以下)缓慢升温， 在14O?以下加热回流，进行脱水、乳酸齐聚化。直到脱水量接近理论水量。第三阶段的反应，即丙交酯的生成馏出阶段，该过程需要更高的真空度(一般在-740mmHg以上)，反应温度在180-260?之间。反应结束后，将丙交酯取出，用蒸馏水冲洗几次，并放在布氏漏斗中用真空泵抽10 min左右，然后 3 用乙酸乙酯溶剂重结晶，最后在真空干燥箱中干燥。 影响丙交酯合成的因素较多，但主要的是催化剂的种类，及用量、脱水温度和解聚温度等。 (1) 催化剂的种类选择及用量的影响: 使用的催化剂主要有氧化物、金属氧化物， O、ZnO、SbF以及锡化合物如硫酸亚锡、辛酸亚锡、辛酸锡、乳如SbO、P23253 酸锡等。ZnO价格便宜，因此多选用ZnO作为合成丙交酯的催化剂。同时催化剂的用量过多或过少均使丙交酯的收率下降，这是因为用量较少时，乳酸不能形成具有足够大分子质量的低聚乳酸，在蒸出产物中尚有许多未反应的乳酸，因而产物的收率不高;当用量过多时，脱水速率变快，形成乳酸低聚物分子质量过大，由于分子质量过高使其在反应后期解聚过程中不易解聚，而残留在反应器中，同样造成产物的收率下降。 (2) 脱水温度的影响: 脱水温度也是影响丙交酯合成产率的重要因素， 在脱水阶段脱水温度不宜过高，一般不超过140?，高于140?低分子质量的聚乳酸继续反应形成高聚物，从而提高解聚温度。但是脱水温度也不能过低， 一般不低于110?，过低使水分不能够充分馏出，同样影响产率。 (3) 解聚温度的影响: 解聚阶段是丙交酯合成的关键阶段，解聚温度一般控制在210-260?，温度过低，乳酸低聚物不易裂解，温度过高会引起乳酸低聚物的一些副反应，如焦化、氧化、碳化及分解。 丙交酷聚合技术关键不仅在于丙交酯的合成工艺，还在于将丙交酯提纯到足够的纯度，这样才能用于聚乳酸的制备并且获得高分子质量的聚乳酸。丙交酯中含有一定的乳酸、乳酸二聚体、三聚体、微量水等杂质，其中乳酸单体及乳酸二聚体、三聚体为酸性杂质，它们的存在会给PLA的保存带来困难，易使分子链遭到破坏，使它重新水解成乳酸，造成PLA分子质量的降低。水的存在会加快丙交酯和PLA的水解，同样降低PLA的分子质量。 丙交酯的纯化方法大体分为3种:重结晶法:重结晶法是最常用的方法，而且要重结晶3次以上才能达到所需要的纯度。重结晶采用的溶剂有乙醚、乙酸乙醋、2 [7][8]一丁酮、苯、异丙醇等，其中乙酸乙醋为最常用。气助蒸发法:该种方法是分离诸如丙交酯、乙交醋及其混合物的环酯的有效方法。环酯作为气流中的蒸气 [9]组分与其杂质分离，并可以从气流中回收环酯的溶剂。水解法是一种从粗丙交 [10]酯中除去内消旋异构体从而获得高光学纯度丙交酯的方法。Hotsuta等用与加人高沸点溶剂相结合的方法:在90%的L-乳酸中加人PbO和甘油，在180?和0.67 23 4 kPa压力下加热蒸馏，得到89%产率的丙交酯。而不加甘油的对照方法的产率仅为53%。 1.2.2 常压法制备丙交酯 制备丙交酯长期以来都是采用减压法，20世纪80年代末美国开发了常压法[11]。该法的反应原理与减压法相同，也需要加热及催化剂的存在，但不需要减压操作。常压法技术难度低，反应中用对于反应物为惰性的气流(通常为氮气或二氧化碳) 来降低丙交酯蒸汽的分压并将丙交酯产物从反应区域带出。常压气流法的最大优点是操作成功性高，但是由、于气流常常带走一些物料，因而使得丙交酯的收率比减压法低。将乳酸300mL及ZnO催化剂5g加人到500ml三口烧瓶中， 在常压下加热脱水，脱水温度一般120-140?之间，经过大约4-5h，脱水量接近理论水量，开始升高温度到180-240?，并通人气体(氮气或二氧化碳)，此时丙交酯即可生成。粗产物的处理同减压法。 在常压法中，也可以采用高沸点的溶剂来降低丙交酯的分压并将其共沸馏 [12]出。如Yanagase等气流法制备乳酸齐聚物，然后将齐聚物与硅油和一种接枝聚 -1硅氧烷共热，在350r?min的搅拌速度下蒸馏，得到纯度大于95 %、产率为34 % [13]的L-丙交醋。作为对照实验，不加硅油和接枝聚硅氧烷的产率仅为12%。Sterze 气体，采用联苯和二苯醚在180?脱水，加人辛酸亚锡后于240-255?蒸馏，得到产率为82%的丙交酯。 影响丙交酯馏出速率的主要因素有气体的流量及反应温度.在气体流量小于 -l 或等于2.5L?min时，丙交酯馏出速率随着温度的上升而增加，等气体流量大 -1于或等于4L?min时，丙交酯的馏出速率先随着温度的上升而增加，达到一最大值后馏出速率反而减小，这一最大值出现在温度为220?附近; 当反应温度低于190?它时，气体流量对于丙交酯的馏出速率影响很小，这是因为温度太低时， 丙交酯生成速率很低，即使气流量增加也不能增加丙交酯的馏出速率; 温度190 -220?之间时，丙交酯的馏出速率随着温度及气流量的增加而增加，但当温度达 -1-1到220?时，气流量为6.5L?min时的丙交酯馏出速率反而低于气流量为5L?min时的馏出速率;温度在220?以上时，丙交酯的馏出速率随着温度的增加而减小，这是因为随着温度增加，诸如焦化、碳化、PLA低聚物分解等副反应的存在，使得丙交酯的生成速率降低; 当温度大于250?时，气体流量对于丙交酯的馏出速率影响变得微弱，这是因为温度太高的情况下副反应增加，不同气体流量时的丙 5 [14]交酯产率普遍降低，同时副反应生成CO气体使得影响力减弱。 2 2实验部分 2.1实验目的 通过低压法制备丙交酯了解由乳酸制备丙交酯方法以及总结其过程中的难点和重点;通过红外光谱分析对低压法制备的丙交酯进行分析研究来熟悉仪器的操作过程和分析方法及分析过程。 2.2实验原料 80ml(85%--90%)D，L-乳酸;(相对于乳酸质量的1.5%)约1.59g催化剂无水ZnO;20ml的稀释剂乙二醇。 2.3实验仪器 250mL三口烧瓶1个;真空泵;磁力搅拌加热仪;冷凝装置一套;电热套;温度计1支;布氏漏斗一个;滤纸;培养皿1个;单口烧瓶2个。 2.4实验装置图 (1)乳酸脱水 (2)制丙交酯装置 6 2.5减压制备丙交酯的合成过程 2.5.1粗料的制备 在250mL三口烧瓶中加入80ml(85%--90%)D，L-乳酸，连结好装置后用真空泵抽真空，使真空表保持在0.09MPa。在磁力搅拌下油浴加热至125?左右，持续三小时以便用分水器将系统中的自由水蒸发。再加入催化剂ZnO(相对于乳 ?左右，真空度不变的情况下持续加热3至4酸质量的1.5%)约1.59g，在150 小时以便蒸发系统中的结合水。之后加入20ml稀释剂(乙二醇)搅拌约3分钟。然后在电热套(240?)中减压蒸出丙交酯，并自然冷却就得到了粗的丙交酯。 2.5.2粗料提纯 将刚刚制得的粗丙交酯放在系统温度设定在85?左右的加热装置加热，直到所有晶体全部融化停止加热，等产品自然冷却结晶;然后用布氏漏斗进行抽滤(重复上面步骤2-3次);最后将抽滤得到的固体装入到培养皿中放到烘箱中烘干就得到纯度较高的丙交酯产品。 2.6产品制片及分析过程 主要是用红外光谱测定仪测其红外光谱，确定其官能团的存在，及是否有其 [15]他杂质存在。固体样品的制样采KBr压片法:首先将分析纯的溴化钾粉放入铂金坩埚中，再放入马福炉中于400摄氏度干燥2小时后置于干燥器内备用。将干燥后的固体样品1~2mg以1mg样品对100KBr的比例加到玛瑙研钵中，研磨均匀，将研磨均匀的样品倒入摸具中并使样品在摸砧上堆集均匀，然后填入压舌，装好摸具，置摸具于压片机上，慢慢加到20MPa，保持2min，再慢慢减压，使压力降到零，从压片机上取下摸具，从中取出压好的含有样品的透明KBr片，放入样品架上即可测定。 7 2.7实验过程中要注意的事项以及难点和重点 2.7.1注意事项 (1)在制备丙交酯时所用的原料乳酸的量不能太少(至少在50ml)，否则在蒸馏丙交酯时会蒸馏不出来产品。 (2)在加热设定的温度不要一次设定所需温度，而要慢慢往上升(最好是每10?设定一次)。因为如果一次设定好后，会产生误差(即仪器表盘显示已达到设定的温度而实际并没有达到)。 (3)在蒸馏乳酸中的水过程当中最好用抹布将三口烧瓶和冷凝装置连接处包裹住，这样可以保持此处的温度防止蒸出来的水在烧瓶口处冷凝再回到烧瓶当中，从而加快蒸流速度。 (4)在蒸馏丙交酯的过程中应该换加热装置为电热套，因为磁力搅拌加热仪不管是油浴还是水浴的温度都不能满足蒸出丙交酯的温度。 (5)冷凝管的下端接口在蒸馏丙交酯的过程当中容易堵塞，这样会导致在没有抽真空的条件给烧瓶继续加热而会出现烧瓶口处的塞子喷出，严重的会导致烧瓶炸裂。因此，这就需要在蒸馏的过程当中不停的观察此处防止堵塞，如果堵塞立刻更换接口。 (6)在用红外光谱测定仪测试样红外光谱时，都必须保证无水并有高纯度。否则，由于杂质和水的吸收，使光谱变得无意义，水不仅在3710每cm和1630每 [16]cm有吸收，而且对样品池的卤化钾片有腐蚀作用。 2.7.2难点和重点 第一个难点和重点是反应过程中温度的控制。由于现有实验室条件对于丙交酯合成的限制，丙交酯的产量及纯度都不容易把握，必须经过多次试验，熟悉实验步骤，在仪器转换之间熟练操作，才能避免因由于操作上的失误带来的误差甚至反应失败。其次就是在蒸馏水的过程蒸水的时间不好把握，蒸的时间长了或者短了都会影响最终的产率。 8 3表征及结果分析 用红外光谱仪得到的谱图如下: 实验结果:2925为CH的伸展振动峰以及1444为CH的弯曲振动峰，说明含有33 CH基团;3500为O-H震动峰，说明有O-H键;3000、2950为C-H伸展振动3 峰以及1380为C-H弯曲振动峰含CH基团;1760为酯C=O伸展振动峰说明含有C=O;1270C—O反对称伸展振动峰及1100C—O对称伸展振动峰说明含有O—C=O;930、650为环骨架振动峰说明含有环状结构。 4结论 (1) 通过实验说明在温度、催化剂用量等合适的条件下用乳酸合成丙交酯的产 率还是比较高的。 (2) 对实验合成出来的丙交酯进行红外分析得出来的结果与理论值比较接近。 9 参考文献: [1] 王勤( WANG Qin ) ,路岩( LU Yan) ,张娟( ZHANG Juan ) .中国生物医工程学 报( Chinese Journal of Biomedical Engineering) ,1995,14(1) :11,14. 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