Procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida.

Procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida, caracterizado por que una composición,

que comprende al menos 50% en peso de ácido 2-hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida, se calienta hasta una temperatura de al menos 100ºC, y la reacción se lleva a cabo a una presión en el intervalo de 0,1 a 0,4 bar.

Procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida La presente invención se refiere a procedimientos para la preparación de tetrametilglicolida, que comprende la reacción de ácido 2-hidroxiisobutírico.

Ésteres cíclicos se emplean desde hace tiempo, en particular, para la preparación de polímeros biodegradables, siendo la preparación de estos ésteres a partir de ácidos α-hidroxicarboxílicos estado conocido de la técnica desde hace tiempo. Por ejemplo, el documento de patente DE 26 78 26 describe un procedimiento para la preparación de una lactida, en el que ácido láctico se calienta lentamente hasta una temperatura de 200ºC, y la lactida que resulta en ese caso se separa ventajosamente por destilación en vacío. En el caso de este procedimiento se forman, en particular, oligómeros y p-olímeros del ácido láctico. De manera correspondiente, el procedimiento está afectado por muchos inconvenientes. A ellos pertenecen, en particular, la escasa pureza de los productos obtenidos, así como el bajo rendimiento.

Además de ello, se conocen procedimientos para la preparación de ésteres cíclicos, en los que un poliéster, en particular polilactida, se despolimeriza bajo la formación de ésteres cíclicos. Procedimientos de este tipo son, por ejemplo, objeto del documento de patente DE-A-37 08 915, citándose en la parte de la introducción de este documento un estado adicional conocido de la técnica. Lo desventajoso de estos procedimientos es, en particular, el que primero se tengan que preparar y purificar polímeros. Por lo tanto, estos procedimientos son relativamente costosos en virtud de las sustancias de partida empleadas.

Además de ello, el documento WO 95/09142 describe procedimientos para la preparación de ésteres cíclicos, en los que primeramente se prepara una fase acuosa de un ácido α-hidroxicarboxílico. El ácido α-hidroxicarboxílico se elimina de la fase acuosa mediante una extracción con un disolvente orgánico. A continuación, la fase orgánica se mezcla con otro disolvente que presenta un punto de ebullición mayor que el agente de extracción. El agente de extracción se separa en una etapa adicional. A continuación, el ácido α-hidroxicarboxílico contenido en esta mezcla de reacción se hace reaccionar para formar el éster cíclico, manteniéndose la proporción de oligómeros y polímeros en un valor menor que 20% en peso. Después, el éster cíclico obtenido puede ser separado de productos secundarios mediante extracción o cristalización. Este procedimiento es muy complejo, ya que son necesarias muchas etapas con el fin de purificar a los productos obtenidos. Además de ello, el contenido en oligómeros y/o polímeros debe mantenerse bajo. Esto implica, sin embargo, que la concentración de precursor deba mantenerse relativamente baja. Por lo tanto, se han de separar cantidades muy elevadas de disolvente.

El documento J. Chem. Soc. 1962, 838-847 da a conocer un procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida a partir de ácido 2-hidroxiisobutírico en un alambique, sin disolventes y a una temperatura de 190220ºC.

Además, el documento EP-A-0 834 511 describe la preparación y purificación de ésteres cíclicos. Los ésteres cíclicos se obtienen en este caso por despolimerización de polímeros o por ciclación de ácidos α-hidroxicarboxílicos en disolución. La etapa decisiva es la reacción del producto de reacción obtenido con orto-ésteres, con el fin de reducir el contenido en agua y ácido en el producto. Este procedimiento conduce a un producto bueno. No obstante, los orto-ésteres a emplear son relativamente costosos, de modo que puede mejorarse el procedimiento global.

A pesar de que los procedimientos descritos en los documentos previamente expuestos pueden emplearse ya para la preparación de ésteres cíclicos, existe una demanda permanente por continuar mejorando estos procedimientos, con el fin de reducir los costes de preparación y mejorar los rendimientos.

Teniendo en cuenta el estado conocido de la técnica, es ahora misión de la presente invención poner a disposición procedimientos para la preparación de ésteres cíclicos que puedan ser llevados a cabo de manera particularmente sencilla, económica y con un elevado rendimiento. Un problema particular consistía, en especial, en crear un procedimiento que pudiera emplearse de modo flexible para la preparación de diferentes productos, con el fin de garantizar así una elevada ocupación de las instalaciones de producción utilizadas.

Estas así como otras misiones no explícitamente mencionadas, pero que se pueden derivar o deducir sin más a partir de los contextos discutidos en esta memoria en la parte de introducción, se resuelven mediante un procedimiento con todas las características de la reivindicación 1. Variaciones convenientes de los procedimientos de acuerdo con la invención se protegen en las reivindicaciones subordinadas.

Objeto de la presente invención es, de manera correspondiente, un procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida, caracterizado por que una composición, que comprende al menos 50% en peso de ácido 2hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida, se calienta hasta una temperatura de al menos 100ºC, y la reacción se lleva a cabo a una presión en el intervalo de 0, 1 a 0, 4 bar. El procedimiento puede llevarse a cabo de manera particularmente sencilla, económica y con un elevado rendimiento.

Al mismo tiempo, mediante los procedimientos de acuerdo con la invención se puede conseguir una serie de ventajas adicionales. A ellas pertenecen, entre otras, el hecho de que el procedimiento sea particularmente flexible. En este caso, el procedimiento se puede configurar de modo que junto a tetrametilglicolida puedan obtenerse otros productos, por ejemplo metacrilato de alquilo y/o ácido metacrílico. Además de ello, el procedimiento de acuerdo con la invención puede llevarse a cabo a una velocidad elevada, con bajo consumo de energía y con escasas pérdidas de rendimiento.

El compuesto tetrametilglicolida (3, 3, 6, 6-tetrametil-1, 4-dioxan-2, 5-diona) es en sí conocido a partir del estado de la técnica y puede obtenerse mediante dimerización de ácido 2-hidroxiisobutírico tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP-A-0 834 511.

De acuerdo con la invención tetrametilglicolida se obtiene mediante la reacción de una composición que comprende al menos 50% en peso de ácido 2-hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida. Preferiblemente, la composición comprende al menos 70% en peso y, de manera muy particularmente preferida, al menos 90% en peso de ácido 2

hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida. La expresión “ácido hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida” pone en claro que la composición comprende, junto al precursor y el producto, sólo porciones relativamente pequeñas de disolventes u otras sustancias. Sin embargo, los disolventes pueden estar contenidos en la mezcla de reacción. Disolventes con un bajo punto de ebullición pueden separarse en la parte superior en el caso de una reacción en un alambique. Estos disolventes pueden servir, en particular, para mantener baja la temperatura de adición de la mezcla de precursores. Esto puede ser especialmente conveniente en el caso de procedimientos continuos. Además, con ello la temperatura puede mantenerse baja al comienzo de la reacción, de manera que resultan porciones particularmente bajas de productos secundarios indeseados. Disolventes con elevados puntos de ebullición permanecen con frecuencia en el producto en el caso de una reacción en un alambique. Estos disolventes reducen con frecuencia la temperatura de solidificación, de modo que la corriente de producto puede ser retirada del alambique a temperaturas relativamente bajas.

A los disolventes adecuados pertenecen, por ejemplo, alcoholes, cetonas, aldehídos, ésteres, éteres, ácidos carboxílicos, hidrocarburos y mezclas de estos disolventes entre sí, así como con otros disolventes.

A los disolventes hidrocarbonados pertenecen hidrocarburos alifáticos, alicíclicos y aromáticos. A estos hidrocarburos pertenecen, entre otros, pentano, hexano, en particular n-hexano y 3-metilpentano, heptano, en particular n-heptano y 3-metilhexano, octano, ciclopentano, ciclohexano, benceno, tolueno, xileno, etilbenceno.

Además de ello, a los disolventes adecuados pertenecen ácidos carboxílicos y ésteres de ácidos carboxílicos. A éstos pertenecen, en particular, ácido acético, acetato de etilo, ácidos α-hidroxicarboxílicos, en particular ácido 2hidroxiisobutírico y éster metílico del ácido 2-hidroxiisobutírico.

A las cetonas utilizables como disolventes pertenecen, por ejemplo, acetona, metil-etil-cetona,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de tetrametilglicolida, caracterizado por que una composición, que comprende al menos 50% en peso de ácido 2-hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida, se calienta hasta una temperatura de al menos 100ºC, y la reacción se lleva a cabo a una presión en el intervalo de 0, 1 a 0, 4 bar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la composición comprende al menos 70% en peso de ácido 2-hidroxiisobutírico y/o tetrametilglicolida.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo en un alambique.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que el agua resultante se separa por destilación de la mezcla de reacción.

5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la reacción tiene lugar a una temperatura de al menos 150ºC.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la reacción se lleva a cabo de forma continua.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la reacción tiene lugar de forma autocatalítica.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la tetrametilglicolida obtenida se purifica mediante una etapa de destilación.

9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la tetrametilglicolida obtenida se purifica mediante extracción.

10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en combinación con un procedimiento para la preparación de metacrilatos de alquilo.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que el procedimiento comprende las siguientes etapas A) formación de acetocianhidrina mediante reacción de acetona con ácido cianhídrico; B) hidrólisis de la acetocianhidrina con formación de amida del ácido 2-hidroxiisobutírico; C) alcoholisis de la amida del ácido 2-hidroxiisobutírico, obteniéndose un éster de ácido 2-hidroxiisobutírico; D) transesterificación del éster del ácido 2-hidroxiisobutírico o bien de los ésteres del ácido 2-hidroxiisobutírico

con ácido metacrílico, formándose al menos un metacrilato de alquilo y ácido 2-hidroxiisobutírico; E) deshidratación del ácido 2-hidroxiisobutírico, formándose ácido metacrílico.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que la transesterificación del éster alquílico del ácido α-hidroxicarboxílico con ácido metacrílico se cataliza mediante un ácido.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que el ácido es un intercambiador de iones.

14. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que la transesterificación se lleva a cabo en un alambique.

15. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 11 a 14 precedentes, caracterizado por que la transesterificación del éster del ácido α-hidroxiisobutírico con ácido metacrílico se lleva a cabo a una presión en el intervalo de 100 mbar a 3 bar.

16. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 11 a 15 precedentes, caracterizado por que la transesterificación del éster del ácido α-hidroxiisobutírico con ácido metacrílico se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 70 a 130ºC.

17. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 11 a 16 precedentes, caracterizado por que la transesterificación del éster del ácido 2-hidroxiisobutírico con ácido metacrílico se lleva a cabo presencia de agua.

18. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 10 a 17 precedentes, caracterizado por que se prepara metacrilato de metilo.

Figura 1 Figura 2