Procedimiento para la preparación de ácidos alfa- o beta-hidroxicarboxílicos libres.

Procedimiento para la preparación de ácidos α- o ß-hidroxicarboxílicos libres,

que comprende las etapas de procedimiento de

A) preparación de un ácido α- o ß-hidroxicarboxílico mediante una célula biológica, que se encuentra en un medio acuoso, la cual es un microorganismo, mediando adición de una amina de la fórmula general (I) **Fórmula**

en la que R1, R2 y R3 representan, independientemente unos de otros, unos radicales hidrocarbilo ramificados o sin ramificar, eventualmente sustituidos, iguales o diferentes, o H,

B) en el caso de que la amina añadida en la etapa A) del procedimiento sea soluble en agua, la adición de una amina insoluble en agua de la fórmula general (I),

obteniéndose en la etapa A) o respectivamente B) del procedimiento un sistema de múltiples fases, y formándose a partir de la amina insoluble en agua y del ácido α- o ß-hidroxicarboxílico el correspondiente carboxilato de amonio, y

C) separación de la fase insoluble en agua y

D) calentamiento de la fase insoluble en agua mediando liberación de un ácido α- o ß-hidroxicarboxílico libre, caracterizado por que el ácido α- o ß-hidroxicarboxílico se escoge entre el conjunto que se compone de ácido láctico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido glicólico, ácido 2-hidroxi-isobutírico, ácido 3-hidroxi-propiónico, ácido 3-hidroxi-butírico, ácido 3-hidroxi-valeriánico, ácido 3-hidroxi-hexanoico, ácido 3-hidroxi-heptanoico, ácido 3-hidroxi-octanoico y ácido 3-hidroxi-isobutírico,

estando definidos los conceptos de "insoluble en agua" como una solubilidad de menos que 100 g/kg de la solución acuosa y de "soluble en agua" como una solubilidad igual a o de más que 100 g/kg de la solución acuosa.

Procedimiento para la preparación de ácidos - o ß-hidroxicarboxílicos libres.

Sector del invento 5

Es objeto del invento un procedimiento para la preparación de ácidos - o ß-hidroxicarboxílicos libres, que comprende las etapas de procedimiento de

A) preparación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico mediante una célula biológica que se encuentra en un medio acuoso, la cual es un microorganismo, mediando adición de una amina de la fórmula general (I) 10

Fórmula (I)

representando R1, R2 y R3, independientemente unos de otros, unos radicales hidrocarbilo ramificados o sin ramificar, eventualmente sustituidos, iguales o diferentes, o H, B) en el caso de que la amina añadida en la etapa A) del procedimiento sea soluble en agua, la adición de una amina insoluble en agua, de la fórmula general (I) , 15

obteniéndose en la etapa A) o respectivamente B) del procedimiento un sistema de múltiples fases, y formándose a partir de la amina insoluble en agua y del ácido - o ß-hidroxicarboxílico el correspondiente carboxilato de amonio, y C) separación de la fase insoluble en agua y D) calentamiento de la fase insoluble en agua mediando liberación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico libre, caracterizado por que el ácido - o ß-hidroxicarboxílico se escoge entre el conjunto que se compone de ácido láctico, 20 ácido cítrico, ácido tartárico, ácido glicólico, ácido 2-hidroxi-isobutírico, ácido 3-hidroxi-propiónico, ácido 3-hidroxi-butírico, ácido 3-hidroxi-valeriánico, ácido 3-hidroxi-hexanoico, ácido 3-hidroxi-heptanoico, ácido 3-hidroxi-octanoico y ácido 3-hidroxi-isobutírico, siendo definido el concepto de "insoluble en agua" como una solubilidad de menos que 100 g/kg de la solución acuosa y el concepto de "soluble en agua" como una solubilidad igual a o de más que 100 g/kg de la solución acuosa. 25

Estado de la técnica

La preparación bioquímica de ácidos carboxílicos es bien conocida debido p.ej. a la producción del ácido láctico o del ácido cítrico. Puesto que la mayoría de los procesos de fermentación se llevan a cabo a un valor del pH del 30 medio, que está situado por encima del valor de pKs del ácido carboxílico que se debe de preparar, los ácidos carboxílicos resultan en su mayor parte en forma de una sal y no en forma del ácido libre. Estos carbonatos son transformados en la mayoría de los casos en sus ácidos libres mediante la adición de unos ácidos.

El documento de solicitud de patente internacional WO9815517 describe un procedimiento para la extracción del 35 ácido láctico con un disolvente orgánico de carácter básico o respectivamente con unas aminas inmiscibles con agua.

El documento de patente alemana DE 102006052311 describe un procedimiento para la preparación de ácidos -hidroxicarboxílicos libres mediante calentamiento de los correspondientes carboxilatos de amonio en presencia de 40 unas aminas terciarias mediando una eliminación por destilación del amoníaco resultante, seguida por otra separación por destilación, y una consiguiente formación de la amina terciaria y del ácido -hidroxicarboxílico libre.

El documento de patente de los EE.UU. US 4.275.234 describe un procedimiento extractivo de ácidos carboxílicos con ciertas aminas como agente de extracción, que comprende una adicional etapa de extracción de retorno en 45 condiciones acuosas, que permite que el ácido carboxílico se presente de nuevo en una solución acuosa.

El documento US 4.444.881 describe un procedimiento para el aislamiento de unos ácidos orgánicos a partir de un caldo de fermentación mediante la transformación del ácido en su sal de calcio, la adición de un carbonato de una amina terciaria soluble en agua mediando formación de la sal de trialquilamonio y de un carbonato de calcio que 50 precipita, el aumento de la concentración de la solución de la sal de trialquilamonio y el desdoblamiento de la sal de trialquilamonio por calentamiento.

El documento EP 1385593 describe un procedimiento para el tratamiento de unos ácidos carboxílicos de cadena corta a partir de una solución de sus complejos con alquil-amonio por destilación mediando la adición de un 55 hidrocarburo formador de azeótropos, en unas condiciones en las que el complejo de alquil-amonio se descompone en el ácido carboxílico de cadena corta libre, y en la alquil-amina.

El documento US 5.510.526 describe un procedimiento para el tratamiento de un ácido láctico libre a partir de un caldo de fermentación mediante la extracción con un agente de extracción que contiene una trialquil-amina no miscible con agua, que tiene un número de por lo menos 18 átomos de carbono, en presencia de CO2, la separación de la fase orgánica con respecto de la fase acuosa y la separación final del ácido láctico libre con respecto de la fase orgánica. 5

El documento WO 02090312 describe un proceso para la purificación de ácidos carboxílicos libres a partir de unas soluciones acuosas, en el que se calienta la solución acuosa en forma de una mezcla con un disolvente orgánico y de este modo se obtiene el ácido libre.

El documento US 5.132.456 describe un procedimiento de múltiples etapas para la purificación de ácidos carboxílicos libres a partir de un medio acuoso, en el que en primera lugar el ácido carboxílico se extrae con un agente absorbente de ácidos, y después de la separación de este agente con respecto del medio acuoso, el ácido carboxílico se extrae de retorno de nuevo a partir de o desde este agente absorbente de ácidos, con unas aminas solubles en agua, en forma del carboxilato de amonio. A continuación, se desdobla el carboxilato de amonio. 15

El artículo recopilativo de Wasewar K L y colaboradores (Ind. Eng. Chem. Res. 2004, tomo 43, páginas 5969-5982) describe la fermentación y la extracción reactiva del ácido láctico, enfocándose principalmente en la extracción con unas alquil-aminas. Se describen diversos métodos para el aislamiento del ácido láctico a partir de la fase orgánica, predominantemente mediante una extracción de retorno en una fase acuosa. 20

Todos los procedimientos tienen la desventaja de que resultan grandes cantidades de unas corrientes acuosas de sustancias o de que se forman unos productos, que no pueden ser aportados de nuevo al procedimiento y, por consiguiente, quedan como un material de desecho.

La misión del invento fue poner a disposición un procedimiento, que supere las desventajas antes mencionadas del estado de la técnica.

Descripción del invento Sorprendentemente, se encontró que un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la preparación de 30 ácidos - o ß-hidroxicarboxílicos libres, que comprende las etapas del procedimiento de preparación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico mediante una célula biológica mediando la adición de una amina y eventualmente, en el caso de que esta amina añadida sea soluble en agua, la adición de otra amina insoluble en agua, separación de la fase insoluble en agua y calentamiento de la misma mediando liberación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico libre, resuelve el problema planteado por esta misión. 35

Constituye una ventaja del invento el hecho de que se suprime un proceso de acidificación de las soluciones de reacción con, por ejemplo, unos ácidos inorgánicos o dióxido de carbono. De esta manera se suprime la formación de grandes cantidades de sales tales como p.ej. el sulfato de amonio, o de yeso, tal como aparece frecuentemente en otros procesos. 40

Otra ventaja consiste en que el agua se separa tempranamente en el procedimiento de una manera energéticamente favorable, mediante por ejemplo una separación de fases, y por consiguiente en el procedimiento se reducen aún más unas corrientes de sustancias que consumen energía. Asimismo, no es necesario evaporar estas corrientes de sustancias.

Todavía otra ventaja del presente invento reside en el hecho de que la inhibición de los productos, que aparece 45 frecuentemente en el caso de ciertos procesos bioquímicos, se puede evitar mediante la utilización de una amina que no es soluble en agua.

El concepto de "ácido carboxílico" en el sentido del presente invento abarca tanto al ácido carboxílico libre (-COOH) como también a la correspondiente sal (-COO-) . 50

El concepto de "ácido hidroxicarboxílico" en el sentido del presente invento describe a unos ácidos carboxílicos que tienen por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo de ácido carboxílico, y contiene tanto el ácido carboxílico libre (-COOH) como también la correspondiente sal (-COO-) .

El concepto de "carboxilato de amonio" en el sentido del presente invento incluye a todos los carboxilatos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de ácidos - o ß-hidroxicarboxílicos libres, que comprende las etapas de procedimiento de A) preparación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico mediante una célula biológica, que se encuentra en un 5 medio acuoso, la cual es un microorganismo, mediando adición de una amina de la fórmula general (I)

Fórmula (I)

en la que R1, R2 y R3 representan, independientemente unos de otros, unos radicales hidrocarbilo ramificados o sin ramificar, eventualmente sustituidos, iguales o diferentes, o H, B) en el caso de que la amina añadida en la etapa A) del procedimiento sea soluble en agua, la adición de una 10 amina insoluble en agua de la fórmula general (I) , obteniéndose en la etapa A) o respectivamente B) del procedimiento un sistema de múltiples fases, y formándose a partir de la amina insoluble en agua y del ácido - o ß-hidroxicarboxílico el correspondiente carboxilato de amonio, y C) separación de la fase insoluble en agua y D) calentamiento de la fase insoluble en agua mediando liberación de un ácido - o ß-hidroxicarboxílico libre, 15 caracterizado por que el ácido - o ß-hidroxicarboxílico se escoge entre el conjunto que se compone de ácido láctico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido glicólico, ácido 2-hidroxi-isobutírico, ácido 3-hidroxi-propiónico, ácido 3-hidroxi-butírico, ácido 3-hidroxi-valeriánico, ácido 3-hidroxi-hexanoico, ácido 3-hidroxi-heptanoico, ácido 3-hidroxi-octanoico y ácido 3-hidroxi-isobutírico,

estando definidos los conceptos de "insoluble en agua" como una solubilidad de menos que 100 g/kg de la solución 20 acuosa y de "soluble en agua" como una solubilidad igual a o de más que 100 g/kg de la solución acuosa.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en la etapa A) del procedimiento se añade una amina insoluble en agua de la fórmula general (I) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que en la etapa A) o B) del procedimiento R1, R2 y R3 representan, independientemente unos de otros, unos radicales hidrocarbilo sin ramificar y sin sustituir, iguales o diferentes, .

4. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que en la 30 etapa D) del procedimiento, el ácido - o ß-hidroxicarboxílico libre es liberado bajo una presión reducida.

5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado por que en la etapa D) del procedimiento, el ácido - o ß-hidroxicarboxílico libre es liberado en un intervalo de temperaturas de 80°C a 300°C. 35

6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que la amina añadida se emplea en la etapa A) del procedimiento con el fin de influir sobre el valor del pH del medio acuoso.

7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado por que en la 40 etapa D) del procedimiento el compuesto de la fórmula general (I) se recupera y se aporta de nuevo al procedimiento.

8. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado por que la célula empleada en la etapa A) del procedimiento se escoge entre el conjunto que se compone de los géneros: 45

Aspergillus, Cor y nebacterium, Brevibacterium, Bacillus, Acinetobacter, Alcaligenes, Lactobacillus, Paracoccus, Lactococcus, Candida, Pichia, Hansenula, Kluyveromyces, Saccharomyces, Escherichia, Zymomonas, Yarrowia, Methylobacterium, Ralstonia, Pseudomonas, Rhodospirillum, Rhodobacter, Burkholderia, Clostridium y Cupriavidus.