Ключові слова
Як цитувати
Анотація
Зараз гліколід розглядають як перспективний мономер для одержання біорозкладного полігліколату. Завдяки високій газонепроникності, механічній міцності та термічній стабільності цей полімер може бути застосований в нафто- та газовидобувній промисловості, в медицині для виготовлення біосумісних імплантів та шовних матеріалів, а також як екологічний пакувальний матеріал. Традиційно гліколід одержують з гліколевої кислоти. Спочатку її поліконденсують в низькомолекулярниий олігомер, який далі деполімеризують у мономер. В даній роботі досліджено парофазне перетворення метилгліколату до гліколіду на оксидних каталізаторах без використання інертного газу-носія за зниженого тиску. Конденсація відбувається за сумарною реакцією 2С3H6O3 → C4H4O4 + 2CH3OH. Спочатку з двох молекул метилгліколату утворюється метилгліколілгліколат, який далі конденсується в гліколід. Реакцію здійснювали при 250-300 °С, тиску 25-150 мбар і навантаженні на каталізатор 7-25 ммоль МГ/гкат/год з часом контакту менше 1 сек. Показано, що найбільш ефективним є нанесений TiO2/SiO2 каталізатор, який забезпечує 44 % конверсію метилгліколату з селективністю за гліколідом у 64 % при 270 °С/25 мбар. Продуктивність каталізатора за гліколідом складає 4.9 ммоль/гкат/год. Основними побічними продуктами є метанол, метилгліколілгліколат, метилметоксіацетат та метоксиметанол.
Посилання
Farah S., Anderson D.G., Langer R. Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications - A comprehensive review. Adv. Drug Delivery Rev., 2016, 107, 367-392.
https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012
Budak K., Sogut O., Audemir Sezer U. A review on synthesis and biomedical applications of polyglycolic acid. J. Polym. Res., 2020, 27, 208-227.
https://doi.org/10.1007/s10965-020-02187-1
Yamane K., Sato H., Ichikawa Y., Sunagawa K., Shigaki Y. Development of an industrial production technology for high-molecular-weight polyglycolic acid. Polym. J., 2014, 46, 769-775.
https://doi.org/10.1038/pj.2014.69
Middleton J.C., Tipton A.J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials, 2000, 21, 2335-2346.
https://doi.org/10.1016/S0142-9612(00)00101-0
Samantaray P.K., Little A., Haddleton D.M., McNally T., Tan B., Sun Z., Huang W., Ji Y., Wan C. Poly(glycolic acid) (PGA): a versatile building block expanding high performance and sustainable bioplastic applications. Green Chem., 2020, 22, 4055-4081.
https://doi.org/10.1039/D0GC01394C
Jem K.J., Bowen Tan P.E. The development and challenges of poly(lactic acid) and poly(glycolic acid). Adv. Ind. Eng. Polym. Res., 2020, 3(2), 60-70.
https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2020.01.002
Botvin V., Karaseva S., Salikova D., Dusselier M. Syntheses and chemical transformations of glycolide and lactide as monomers for biodegradable polymers. Polym. Degrad. Stab., 2021, 183, 109427.
https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109427
Global polyglycolic acid market is expected to reach at an estimated value of USD 8.75 billion by 2027 // https://www.databridgemarketresearch.com/news/global-polyglycolic-acid-market
Varvarin A.M., Levytska S.I., Mylin A.M., Zinchenko O.Yu., Brei V.V. Vapor-phase oxidation of ethylene glycol methanolic solution in to methyl glycolate over CuO-containing catalysts. Каталіз та нафтохімія, 2023, 33, 59-65.
https://doi.org/10.15407/kataliz2022.33.059
De Clercq R., Makshina E., Sels B.F., Dusselier M. Catalytic gas-phase cyclization of glycolate esters: a novel route towards glycolide-based bioplastics. ChemCatChem, 2018, 10(24), 5649-5655.
https://doi.org/10.1002/cctc.201801469
Patent US 10899730 B2. De Clercq R., Dusselier M., Sels B.F. Process for preparing cyclic esters from alpha-hydroxy esters and catalysts used therein. 2021.
Варварін А.М., Левицька С.І., Милін А.М., Брей В.В. Парофазна конверсія метиллактату до лактиду на TiO2/SiO2 каталізаторі за зниженого тиску. Каталіз та нафтохімія, 2020, 30, 38-42.
Патент № 141885, Україна. Брей В.В., Шуцький І.В., Варварін А.М., Левицька С.І., Зінченко О.Ю. Спосіб одержання лактиду із алкіллактатів. 2020.
Варварін А.М., Левицька С.І., Глущук Я.Р., Брей В.В. Парофазний синтез лактиду з етиллактату на TiO2/SiO2-каталiзаторi. Укр. хім. журн., 2019, 85(7), 31-37.
De Clercq R., Dusselier M., Makshina E., Sels B.F. Catalytic gas-phase production of lactide from renewable alkyl lactates. Angew. Chem., 2018, 57(12), 3074-3078.