Procedimiento de fabricación de ácido polihidroxicarboxilico.

Un procedimiento de preparación de un ácido poliláctico que comprende las etapas de:



(i) realizar una polimerización con apertura de anillo usando un catalizador y bien sea un compuesto inactivador de catalizador o un aditivo para rematar extremos para obtener un ácido poliláctico crudo con un PM mayor de 10,000 g/mol,

(ii) purificar el ácido poliláctico crudo al quitar y separar los compuestos de punto de ebullición bajo que comprenden lactida e impurezas del ácido poliláctico crudo por desvolatilización de los compuestos con punto de ebullición bajo como una corriente en fase gaseosa, en el que la desvolatilización opera a una presión parcial de lactida de 20 mbar, preferentemente menor de 10 mbar, particularmente menor de 5 mbar,

(iii) purificar la lactida de la desvolatilización y retirar las impurezas de la corriente en fase gaseosa de los compuestos con punto de ebullición bajo evaporados por medio de condensación de la corriente en fase gaseosa evaporada para proporcionar una corriente condensada y una cristalización en estado fundido subsecuente de la corriente condensada,

en el que la lactida se purifica y las impurezas eliminadas incluyen un residuo de catalizador y un compuesto que contiene al menos un grupo hidroxilo de manera que la lactida purificada es polimerizada mediante retroalimentación en la polimerización con apertura del anillo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/070169.

Solicitante: SULZER CHEMTECH AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: SULZER-ALLEE 48 8404 WINTERTHUR SUIZA.

Inventor/es: STEPANSKI,MANFRED,DR, KUSZLIK,Andrzej, LOVIAT,FRANÇOIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D9/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Cristalización (directamente a partir de la fase de vapor B01D 7/02; producción de monocristales C30B).
  • B01D9/02 B01D […] › B01D 9/00 Cristalización (directamente a partir de la fase de vapor B01D 7/02; producción de monocristales C30B). › a partir de soluciones.
  • B01D9/04 B01D 9/00 […] › concentrando a las soluciones por extracción del disolvente congelado.
  • C07D319/12 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07D COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares C08). › C07D 319/00 Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de seis miembros que tienen dos átomos de oxígeno como únicos heteroátomos del ciclo. › no condensados con otros ciclos.
  • C08G63/08 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 63/00 Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman un enlace éster carboxílico en la cadena principal de la macromolécula (poliesteramidas C08G 69/44; poliesterimidas C08G 73/16). › Lactonas o lactidas.

PDF original: ES-2547147_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de fabricación de ácido polihidroxicarboxilico Esta invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un ácido polihidroxicarboxílico, en particular, un ácido poliláctico en el que el rendimiento se aumenta con respecto al producto final por reciclado de la lactida a partir de una corriente lateral que proviene de la purificación de ácido poliláctico crudo y el reciclado de la lactida obtenida resultante de esta purificación. Además, la invención se refiere a un aparato para llevar a cabo el procedimiento para producir un ácido poliláctico. La invención también se relaciona con un procedimiento para una cristalización de capa de fundido de un diéster cíclico de un ácido alfa-hidroxicarboxílico intermolecular biodegradable en forma de vapor.

El ácido poliláctico, que también se denominará como PLA en el texto que sigue, es un polímero biodegradable, que se sintetiza a partir de ácido láctico. Una ventaja particular de estos polímeros es su biocompatibilidad. Mediante el término biocompatibilidad se entiende que únicamente tienen una influencia negativa muy limitada sobre cualquier ser vivo en el ambiente. Una ventaja adicional es que los polímeros de polilactida se derivan de una materia prima completamente renovable tal como almidón y otros sacáridos que provienen, por ejemplo, de la caña de azúcar, remolachas de azúcar y similares.

Los polímeros de polilactida se han comercializado cada vez más ya desde mediados del siglo 20. Sin embargo, debido principalmente a su disponibilidad de monómero limitada y los altos costos de fabricación, su uso original ha sido principalmente en el sector médico, tal como implantes quirúrgicos o suturas quirúrgicas, por ejemplo, clavos, tornillos, material de costura o material de refuerzo para fracturas óseas. Una propiedad interesante del PLA es la descomposición de los polímeros de polilactida en el cuerpo que ahorra un segundo tratamiento quirúrgico para retirar cualquier implante. Además, puede usarse PLA en cápsulas de liberación sostenida para el suministro controlado de fármacos.

En décadas recientes, debido al fuerte aumento de los precios del petróleo crudo y las preocupaciones ambientales junto con mejoras de los procedimientos de producción, la fabricación de los polímeros de polilactida se ha vuelto más interesante para empacado en particular de productos alimenticios, tanto empacado rígido, así como láminas delgadas flexibles, tales como películas estiradas monoaxialmente o biaxialmente. Otra aplicación son fibras, por ejemplo, para tejidos utilizados en prendas de vestir, tapicería de muebles o alfombras. Además, productos de extrusión como cuchillería que se utiliza una vez o recipientes, suministros de oficina o artículos higiénicos. Los polímeros de polilactida también pueden combinarse con otros materiales para formar materiales compuestos.

Actualmente, se conocen dos procedimientos de producción para la fabricación de PLA. El primero de estos procedimientos de producción incluye la policondensación directa de ácido láctico a ácido poliláctico, como se describe en los documentos JP733861 o JP5996123. Se usa un disolvente además del ácido láctico para realizar la reacción de policondensación. Además, se debe descargar continuamente agua durante la totalidad del procedimiento de policondensación con el fin de permitir la formación de polímeros de polilactida de peso molecular alto. Por estos motivos, este procedimiento no se ha comercializado.

El procedimiento que se ha establecido para la fabricación comercial de PLA usa el producto intermedio lactida para iniciar una polimerización con apertura de anillo posterior lo que lleva desde la lactida al ácido poliláctico. Se han desvelado numerosas variantes de estos procedimientos, por ejemplo, en el documento de Estados Unidos 5142023, el documento de Estados Unidos 4057537, el documento de Estados Unidos 5521278, el documento de EP 261572, el documento JP 564688B, el documento JP 2822906, el documento EP 0324245 y el documento WO 2009121830. Los procedimientos desvelados en estos documentos tienen las siguientes etapas principales en común: en una primera etapa se procesa materia prima, por ejemplo, almidón u otros sacáridos extraídos, por ejemplo, de caña de azúcar o remolachas, maíz, trigo, en una segunda etapa se realiza fermentación usando bacterias adecuadas para obtener ácido láctico, en una tercera etapa se retira el disolvente, habitualmente agua, de la mezcla para ser capaz de trabajar sin disolventes en las etapas posteriores. En una cuarta etapa el ácido láctico se dimeriza catalíticamente para formar una lactida cruda. Habitualmente se realiza una etapa de intermedio opcional, que incluye una prepolimerización del ácido láctico a un ácido poliláctico de peso molecular bajo y una despolimerización posterior para formar una lactida cruda. Una quinta etapa incluye la purificación de la lactida para retirar las sustancias extrañas, que pueden influir en la polimerización de una manera negativa y contribuir a la coloración, así como al olor del producto final. La separación puede realizarse, ya sea por destilación o por cristalización. En una sexta etapa, se obtiene una polimerización con apertura del anillo para obtener un ácido poliláctico crudo de peso molecular alto. La masa molecular es de aproximadamente 20000 a 500000 g/mol de acuerdo con el documento de Estados Unidos 6 187 901. Opcionalmente, los compuestos de copolimerización pueden añadirse durante la polimerización con apertura de anillo. En una séptima etapa, el ácido poliláctico crudo se purifica para obtener un ácido poliláctico purificado. En esta etapa, los compuestos de punto de ebullición bajo se retiran, lo que podría disminuir la estabilidad del polímero y podría influir de una manera negativa en los parámetros de la fabricación de plásticos posteriores, como viscosidad o propiedades reológicas del polímero fundido, que podría contribuir a la coloración y olores no deseados del producto final. De acuerdo con el documento de Estados Unidos 5 880 254, el ácido poliláctico crudo puede solidificarse para formar un granulado, que se pone en contacto con un flujo de gas inerte atemperado, por ejemplo, en un lecho fluido. Los compuestos con punto de ebullición más bajos del ácido poliláctico crudo son eliminados por el gas inerte. Otro procedimiento adicional se describe en el

documento de Estados Unidos 6 187 901. De acuerdo con este procedimiento, el ácido poliláctico crudo líquido es rociado por una pluralidad de boquillas de manera que forma una pluralidad de hebras líquidas. El gas inerte pasa alrededor de las hebras líquidas y la lactida se evapora en el flujo de gas inerte caliente. El flujo de los compuestos con punto de ebullición bajo habitualmente contiene hasta 5 % en peso de dilactida.

El ácido láctico tiene dos enantiómeros, ácido L-láctico y ácido D-láctico. El ácido láctico sintetizado químicamente contiene la L-lactida y la D-lactida en la mezcla racémica de 50 % de cada uno de los enantiómeros. Sin embargo, el proceso de fermentación se hace más selectivo mediante el uso de cultivos de microbios apropiados para obtener selectivamente ácido L-o D-láctico.

Las moléculas de lactida que se producen por la dimerización del ácido láctico aparecen en tres formas diferentes: L-L lactida, que también se denomina como L-lactida, D-D lactida, que también se denomina como D-lactida y L, D lactida o D, L lactida, que también se denomina como mesolactida. Las L y D-lactidas son ópticamente activas mientras que la lactida meso no. Las etapas de purificación para purificar la lactida cruda típicamente incluyen una separación de una corriente rica en L-lactida y una corriente rica en D-lactida y una corriente adicional rica en mesolactidas, cada una de las cuales puede purificarse por separado. Al combinar al menos dos de las tres formas de lactida, las propiedades mecánicas y el punto de fusión de los polímeros formados por el ácido poliláctico pueden alterarse. Por ejemplo, mezclando las cantidades apropiadas de un enantiómero con otro, la velocidad de cristalización del polímero disminuye, lo que a su vez permite la formación de la masa plástica fabricada sin obstruirse por una solidificación demasiado rápida.

Se han hecho intentos para aumentar el rendimiento del procedimiento de ácido poliláctico y para reducir los costos de fabricación para el ácido poliláctico.

El documento DE 196 30 121 A1 desvela un procedimiento para la producción de PLA mediante la polimerización por la apertura del anillo en el que se añade un inactivador del catalizador y se retira la lactida sin reaccionar en forma de vapor y directamente se recicla de nuevo al... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de preparación de un ácido poliláctico que comprende las etapas de:

(i) realizar una polimerización con apertura de anillo usando un catalizador y bien sea un compuesto inactivador de catalizador o un aditivo para rematar extremos para obtener un ácido poliláctico crudo con un PM mayor de 5 10, 000 g/mol, (ii) purificar el ácido poliláctico crudo al quitar y separar los compuestos de punto de ebullición bajo que comprenden lactida e impurezas del ácido poliláctico crudo por desvolatilización de los compuestos con punto de ebullición bajo como una corriente en fase gaseosa, en el que la desvolatilización opera a una presión parcial de lactida de 20 mbar, preferentemente menor de 10 mbar, particularmente menor de 5 mbar, (iii) purificar la lactida de la desvolatilización y retirar las impurezas de la corriente en fase gaseosa de los compuestos con punto de ebullición bajo evaporados por medio de condensación de la corriente en fase gaseosa evaporada para proporcionar una corriente condensada y una cristalización en estado fundido subsecuente de la corriente condensada, en el que la lactida se purifica y las impurezas eliminadas incluyen un residuo de catalizador y un compuesto que contiene al menos un grupo hidroxilo de manera que la lactida purificada es polimerizada mediante retroalimentación en la polimerización con apertura del anillo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la cristalización en estado fundido se realiza por medio de una cristalización en capa o cristalización por suspensión.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la corriente en fase gaseosa evaporada de la

desvolatilización contiene al menos 30 % de lactida, preferentemente al menos 60 % y de manera más preferible al menos 90 %.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un cristal que resulta de la cristalización en estado fundido de la corriente condensada es cristalizado en una etapa de cristalización adicional.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la cristalización de capa comprende una

etapa de exudación seguida por una etapa de fusión de una fracción solidificada presente en una forma cristalina sobre una superficie de cristalización.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las impurezas separadas incluyen ya sea un compuesto organometálico o un ácido carboxílico.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que un aparato se utiliza para la 30 cristalización en estado fundido el cual no tiene una corriente de gas inerte.

8. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos una porción de una corriente de purga de la cristalización se recicla a una etapa de purificación de lactida cruda, una etapa de prepolimerización y de dimerización o una etapa de eliminación de disolvente en la producción de una lactida purificada.

9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el licor madre de la cristalización y/o 35 un líquido de la etapa de exudación se recolecta y recristaliza con el fin de recuperar la lactida.

10. Un aparato para llevar a cabo el procedimiento de la reivindicación 1, que comprende:

un reactor de polimerización para realizar una polimerización con apertura de anillo para obtener un ácido poliláctico crudo, un aparato de desvolatilización para retirar y separar compuestos con punto de ebullición bajo que comprenden lactida e impurezas a partir de un ácido poliláctico crudo, y un aparato de cristalización para purificar una lactida para retirar impurezas de una corriente condensada, en el que un condensador para condensar una corriente en fase gaseosa para proporcionar una corriente condensada se dispone entre el aparato de desvolatilización y el aparato de cristalización.

11. El aparato de la reivindicación 10, en el que el aparato de cristalización es un aparato de cristalización de capa o 45 un aparato de cristalización por suspensión.

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que el aparato de cristalización de capa es un aparato de cristalización estático o de película descendente.

13. El aparato de la reivindicación 11, en el que el aparato de cristalización por suspensión contiene una columna de lavado.

 

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