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第36卷第4期厦门大学学报(自然科学版)Vol.36No.4
1997年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Jul.1997

乳酸酯的合成研究

林敏秦敬云林静
(厦门大学化学系厦门361005)

摘要报道了合成乳酸酯的新方法,即以乳酸和醇为原料,在对甲苯磺酸催化下以氧化钙为
脱水剂,采用索氏提取器进行回流脱水合成乳酸酯.应用该方法,酯化反应时间缩短到3h,收率高达
81%～98%.同时对影响收率诸因素进行了考察,最佳反应条件为乳酸醇对甲苯磺酸的摩尔比为
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关键词乳酸酯,催化剂,氧化钙,合成
中国图书分类号O623

乳酸酯是重要的香料及工业溶剂,在食品、医药、涂料、电子等部门都得到广泛的应用[1].
乳酸酯的合成,一般采用的方法有两种.一种是由乳酸与醇在催化剂作用下直接酯化.另一种
是由乳酸盐与卤代烃反应[3,4].相对而言,由乳酸与醇直接酯化,由于原料易得,成本低等优点
而被工业化生产所采用.但与其它羧酸酯相比,乳酸酯的合成较困难,这是因为常用商品乳酸
中含有15%～20%的水,反应过程中亦有水生成,不利于酯化反应的进行.并且乳酸和产物乳
酸酯均为双官能团化合物,在加热和催化剂作用下易发生副反应.本文报道用氧化钙作脱水剂
采用特殊装置除水进行酯化,结果使反应时间大大缩短,同时获得较高收率的产物.此外还研
究了各种因素对收率的影响.
1实验部分
1)仪器与试剂所有有机试剂、无机试剂均为化学纯.IR谱用Nicolet5DXFT-IR型红外
光谱仪测定.H1NMR用VanrianFT-80A仪测定.条件为溶剂:氯仿;内标:氘.
2)合成步骤(以乳酸正丁酯为例)在100mL圆底烧瓶中依次加入10.6g
(含量85%,0.1mol)乳酸,9.3g(0.12mol)正丁醇,1g对甲苯磺酸,60mL环己烷,充分摇
匀,装上放有17g(0.3mol)氧化钙粉末的索氏提取器,加热回流3h,反应物用三乙胺中和至
中性,干燥后蒸除溶剂,再减压蒸馏收集88～90℃/266Pa的馏份,产量14.3g,收率97.9%,折
光率1.4218(20℃).IR(液膜)Vmax(cm-1):3445,2960,1729,1460,1053.1HNMR
ppm:2.0(d),4.2(q),3.5(t),1.8～1.1(m),0.92(t).
2结果与讨论
2.1反应装置
乳酸与醇直接酯化,是典型的可逆平衡反应.由于乳酸本身就含有水,因此为了提高收率

本文1996-10-30收到
·582·厦门大学学报(自然科学版)1997年

必须把这部分水及反应过程中所生成的水及时除去.文献报道的方法是加入共沸溶剂,利用分
水器除水.本文作者[5]利用氧化钙的不可逆脱水性及乙醇能与水形成共沸物的特点,研究了不
同羧酸乙酯的合成.结果表明在同样条件下,用氧化钙脱水法合成羧酸乙酯,反应时间比用分
水器大大缩短,产率亦有不同程度的提高.
本文尝试将该法用于乳酸酯的合成,关键是如何使氧化钙与乳酸及催化剂隔离.本文采用
的方法是将氧化钙粉末置于索氏提取器的滤纸套中,利用环己烷毒性小,能与水形成共沸物的
特点,加热使共沸溶剂蒸汽经冷凝后滴入索氏提取器中被氧化钙脱水,再虹吸回流到圆底烧瓶
中,以进一步带出反应体系中的水而达到缩短反应时间的目的.
2.2酯化反应条件
为了考核能否在缩短反应时间的同时提高收率,我们以乳酸正丁酯(1)为先导物,研究了
不同催化剂、催化剂用量、反应时间及物料配比对酯化收率的影响.
1)不同催化剂对(1)收率的影响乳酸酯的合成,目前工业上多采用浓硫酸作催化剂.但
该方法反应时间较长,对设备腐蚀严重,工艺流程长,后处理繁杂,易造成污染,并且硫酸能促
使乳酸发生分子间及分子内的脱水反应、缩合反应、环化反应及部分碳化等副反应,因此产物
色泽不好,产率较低.近年来对合成乳酸酯所采用催化剂的研究报道较多,如用钛酸酯、锆酸
酯[6]、超强酸[7]、树脂[8]等作催化剂,可以避免用硫酸作催化剂所带来的诸多缺点,但是由于这
些催化剂不是难于制备就是价格昂贵,因而其使用受到一定限制.也有文献报道用金属卤化
物[9]、硫酸盐[10]等作催化剂,也取得了较好的结果.本文选用原料易得的氯化锌、氯化亚锡、硫
酸铜、对甲苯磺酸作催化剂,它们对(1)收率的影响结果见表1.

表1不同催化剂对(1)收率的影响
Tab.1Effectsofdifferentcatalystson(1)yields

催化剂用量(%)反应时间(h)收率(%)

氯化锌15375.3

氯化亚锡15369.7

硫酸铜20379.5

对甲苯磺酸10397.9

注:乳酸0.1mol,正丁醇0.12mol,环己烷60mL,催化剂用量为乳