Способ получения l-лактида

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки L-лактида - циклического димера (диэфира) молочной кислоты, мономера для получения биодеградируемых полимерных материалов, используемых в качестве покрытий или контейнеров для пищевых продуктов, а также в медицинской промышленности, заключающемуся в том, что процесс олигомеризации алкиллактата осуществляют в присутствии смеси гомогенного и гетерогенного катализаторов при повышенной температуре от 180 до 210-220°С в реакторе периодического действия при перемешивании при подаче инертного газа и непрерывном отводе паров сопутствующего продукта - спирта. После получения олигомера заданной степени олигомеризации от оставшихся в реакторе олигомеров отделяют гетерогенный катализатор, который вместе с гомогенным катализатором направляют на стадию деполимеризации, которую осуществляют известными способами обычно в пленочном режиме под вакуумом. Техническая задача - снижение длительности стадии олигомеризации до 3.7-4.0 часов. 4 пр.

 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения L-лактида - циклического димера (диэфира) молочной кислоты, мономера для получения биодеградируемых полимерных материалов, используемых в качестве покрытий или контейнеров для пищевых продуктов, а также в медицинской промышленности.

Как правило, процесс синтеза L-лактида включает в себя две стадии. Стадию олигомеризации молочной кислоты или ее производных в олигомеры, которую можно осуществлять как в присутствии катализаторов, так и без них, и стадию деполимеризации полученных олигомеров в лактид, которую осуществляют в присутствии гомогенных катализаторов. Обе эти стадии проводят при повышенной температуре под вакуумом при подаче инертного газа (US 7488783, US 5463086, US 5521278, US 5357035, WO 9302075).

Основным недостатком данных способов является то, что получаемый лактид-сырец содержит ряд примесей: мезо-лактид, линейные димеры и тримеры молочной кислоты и, главным образом, молочную кислоту и воду.

При проведении процесса получения L-лактида при использовании в качестве исходного сырья сложных эфиров молочной кислоты (алкиллактататов) на стадии их олигомеризации и деполимеризации полученного эфира олигомеров молочной кислоты вода и свободные кислоты не образуются, а полученный лактид-сырец содержит всего лишь непревращенный алкиллактат, а в качестве побочных и сопутствующих продуктов - алкиловый эфир линейного димера эфира молочной кислоты и мезо-лактид (US 7488783, US 5247059 - пример 21; US 5274073 - пример 21 и US 6326458 - пример 11).

Основным недостатком данных способов является большая длительность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является способ получения L-лактида, включающий стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты в алкиловый эфир олигомеров молочной кислоты при атмосферном давлении и повышенной температуре в токе инертного газа и стадию деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты под вакуумом при повышенной температуре, осуществляемые в присутствии одного и того же гомогенного катализатора - соединений олова (IV) - четыреххлористое олово (RU 2460726).

Проведение процесса данным образом позволило снизить длительность процесса олигомеризации до 4.8-5.8 часа и обеспечить производительность по олигомеру до 1.2-1.6 кг лактида/(м2*час).

Однако основным недостатком данного способа является относительная низкая скорость процесса олигомеризации и, как следствие, достаточно большая длительность процесса олигомеризации.

Технической задачей изобретения является снижение длительности процесса олигомеризации и увеличение удельной производительности.

Данная задача решается способом получения L-лактида, включающий стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты в алкиловый эфир олигомеров молочной кислоты при атмосферном давлении и повышенной температуре в токе инертного газа и стадию деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты под вакуумом при повышенной температуре, обе из них осуществляют в присутствии одного и того же гомогенного катализатора, в котором стадию олигомеризации осуществляют в присутствии смеси гомогенного катализатора апротонного типа и гетерогенного катализатора апротонного и/или протонного типа.

Следующие примеры иллюстрируют способ.

Пример 1

Процесс олигомеризации осуществляли в стеклянной колбе (объемом 0.5 л с обогреваемой поверхностью 0.03 м2), снабженной мешалкой, дефлегматором, холодильником-конденсатором и барботером для подачи инертного газа - азота. В колбу загружали 220 г (1.5 моль) бутиллактата (БЛ), а в качестве гомогенного катализатора 0.066 г (0.03% масс.) SnCl4 и гетерогенного катализатора 2.0 г (5.0% масс.) гидрофосфита олова структурированного силикагелем (SnHPO3/SiO2). Включали мешалку и подачу азота (1 мл/мин) и после этого погружали колбу в масляную баню с температурой масла 180°С. Процесс осуществляли в течение 3.9 час при постепенном увеличении температуры масла в бане от 180 до 210°С и скорости подачи азота от 1 до 20 мл/мин. Образующийся по реакции бутанол с частью бутиллактата с потоком инертного газа из верхней части дефлегматора направляли в холодильник-конденсатор, а полученный жидкий конденсат собирали в приемник. От оставшегося в колбе после завершения процесса вязкого продукта светло-коричневого цвета, представляющего собой бутиловый эфир олигомеров молочной кислоты (БЭОМК), горячим фильтрованием под вакуумом отделяли гетерогенный катализатор (SnHPO3/SiO2) и определяли молекулярную массу полученных олигомеров методом, описанным в патенте RU 2460726.

Всего было получено:

- конденсата 115.76 г, состава, % масс.: бутанол - 79.7; БЛ - 20.3;

- БЭОМК 104.24 г средней молекулярной массы 1045 и степенью олигомеризации n=13.5.

Степень конверсии БЛ - 89.3%.

Производительность процесса в расчете на превращенный БЛ составила 1.7 кг БЛ/(м2р-ра*час).

Пример 2

Процесс олигомеризации БЛ осуществляют аналогично примеру 1, используя в качестве гетерогенного катализатора - пирофосфат олова, структурированного силикагелем (SnP2O7/SiO2), взятого в количестве 1.5% масс.

За 4 часа было получено:

- конденсата 117.66 г состава, % масс.: бутанол - 76.25; БЛ - 23.75.

- БЭОМК 102.34 г, средней молекулярной массы 995 и степенью олигомеризации n=12.8.

Степень конверсии БЛ - 87.3%. Производительность процесса в расчете на превращенный БЛ - 1.6 кг БЛ/(м2р-ра*час).

Пример 3

Процесс осуществляют аналогично примеру 1, используя в качестве гетерогенного катализатора - гетерополикислоту, нанесенную на оксид циркония (HPWO/ZrO2) и взятую в количестве 1.0% масс.

За 3.7 часа было получено:

- 111.92 г конденсата состава, % масс.: бутанол - 82.9; БЛ - 17,1.

- 108.08 г БЭОМК, средней молекулярной массы 883 и степенью олигомеризации n=11.2.

Степень конверсии БЛ - 91.3%. Производительность процесса в расчете на превращенный БЛ - 1.8 кг БЛ/(м2р-ра*час).

Пример 4 (деполимеризация олигомера)

Процесс деполимеризации осуществляли в стеклянной колбе-реакторе (объемом 0.4 л, обогреваемая поверхность - 0.025 м2), снабженной термометром, мешалкой и холодильником. Полученный в примере 1 бутиловый эфир олигомеров молочной кислоты (100 г) молекулярной массы 1045 вместе с гомогенным катализатором (0.066 г), оставшимся в олигомерах после завершения стадии олигомеризации, загружали в колбу-реактор. Содержимое колбы нагревали, одновременно создавая вакуум, и при достижении 215±5°С, остаточного давления 5 мм рт.ст. начинали отбор паров лактида. Образующиеся пары лактида, поступая в холодильник, в рубашку которого подавали горячу воду с температурой 95°С, конденсировали и собирали в колбу-приемник жидких продуктов деполимеризации. Для предотвращения попадания паров лактида в линию вакуума колба-приемник была помещена в ледяную баню и снабжена обратным холодильником, охлаждаемым холодной водой с температурой 15±5°С. Процесс деполимеризации осуществляли 1.6 часа до полного прекращения выделения паров лактида из колбы-реактора.

Всего было получено:

Лактида-сырца (79 г) состава, % масс.: L-лактид - 84.1; мезо-лактид - 2.7; бутиллактат - 4.1; бутиловый эфир димеров молочной кислоты - 9.1.

Кубового остатка (21 г), содержащего бутиловые эфиры олигомеров молочной кислоты.

Степень конверсии олигомеров - 79%. Выход чистого L-лактида в расчете на взятые олигомеры - 66.4% масс.

Производительность установки по чистому L-лактиду: 1.7 кг лактида/(м2*час).

Проведение процесса заявленным способом позволяет уменьшить время стадии олигомеризации до 3.7-4.0 часов и увеличить удельную производительность стадии олигомеризации до 1.6-1.8 кг БЛ/(м2р-ра*час).

Способ получения L-лактида, включающий стадию олигомеризации сложного эфира молочной кислоты в алкиловый эфир олигомеров молочной кислоты при атмосферном давлении и повышенной температуре в токе инертного газа и стадию деполимеризации алкилового эфира олигомеров молочной кислоты под вакуумом при повышенной температуре, которые осуществляют в присутствии одного и того же гомогенного катализатора, отличающийся тем, что стадию олигомеризации осуществляют в присутствии смеси гомогенного катализатора апротонного типа и гетерогенного катализатора апротонного и/или протонного типа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству промышленного синтеза мономеров гликолида и лактида, применяемых в качестве сырья для получения биоразлагаемых полимеров различного состава.

Изобретение относится к новым полиглицериновым соединениям формулы I и композициям на их основе для личной гигиены для увлажнения или кондиционирования кожи или волос, а также к способу увлажнения или кондиционирования кожи или волос с использованием композиции.

Изобретение относится к способу получения циклических сложных эфиров, содержащих ненасыщенные функциональные группы, имеющих формулу I, где каждый x является одним и тем же и является целым числом в диапазоне от 0 до 12; где каждый R1a и каждый R1b, когда присутствуют, независимо является водородом, гидрокси, амино, тио, галогеном, замещенным или незамещенным C1-C6 алкилом, замещенным или незамещенным C1-C6 алкокси, замещенным или незамещенным C1-C6 алкилтио, замещенным или незамещенным C1-C6 алкиламином, или замещенным или незамещенным C1-C6 гидроксиалкилом; при условии, что каждый R1a является тем же и каждый R1b является тем же; где R2 является водородом, гидрокси, амино, тио, галогеном, замещенным или незамещенным C1-C6 алкилом, замещенным или незамещенным C1-C6 алкокси, замещенным или незамещенным C1-C6 алкилтио, замещенным или незамещенным C1-C6 алкиламином, или замещенным или незамещенным C1-C6 гидроксиалкилом; и где является в некоторых случаях связью; включающему нагревание жидкой реакционной среды, содержащей олигомерную α-гидроксикислоту формулы II или ее соль, где n является целым числом от 2 до 30 и где x, R1a, R1b, R2 и являются такими, как определено выше, при температуре от приблизительно 150°C до приблизительно 300°C с образованием циклического сложного эфира, наряду с удалением из жидкой реакционной среды композиции, содержащей циклический сложный эфир.

Изобретение относится к способу удаления циклического сложного диэфира 2-гидроксиалкановой кислоты из пара, содержащего указанный сложный диэфир, в котором пар приводят в контакт с водным раствором, так что сложный диэфир растворяется в указанном растворе.
Изобретение относится к способу получения гликолида из соли щелочного металла монохлоруксусной кислоты в одну стадию нагреванием слоя реакционной массы толщиной до 6 см без добавления катализатора и перемешивания с отгонкой гликолида в вакууме.

Изобретение относится к способу получения полимолочной кислоты и устройству для осуществления такого способа. Способ включает стадии осуществления полимеризации с раскрытием кольца с использованием катализатора и либо соединения деактиватора катализатора, либо добавки, блокирующей концевые группы, для получения неочищенной полимолочной кислоты с молекулярной массой более 10000 г/моль.

Изобретение относится к способу получения смеси соединений, имеющих формулы Ia, Ib и/или Ic, с молярным отношением соединений формул Ia и Ib от 1:2 до 2:1, где R представляет собой линейный или разветвленный алифатический алкильный радикал, содержащий от 1 до 6 атомов углерода, в котором в основном или полностью стереоизомерно чистое соединение формулы Ia, Ib или Ic или смесь двух или трех соединений преобразуют с катализатором или смесью по меньшей мере двух катализаторов.

Изобретение относится к мостиковым производным спиро[2.4]гептана формулы (I), в которой W обозначает -CH2CH2- или -СН=СН-; Z обозначает -C(O)NR3-* или -CH2NR4C(O)-*, Y обозначает связь или (C1-C4)алкандиильную группу , R1-R4 являются такими, как определено в описании, их получению и применению в качестве агонистов рецептора ALX и/или FPRL2 для лечения воспалительных и обструктивных заболеваний дыхательных путей.
Изобретение относится к способу очистки пара-диоксанона от примесей путем обработки содержащей пара-диоксанон, и/или поли(пара-диоксанон), и/или оксиэтоксиуксусную кислоту смеси раствором щелочи на основании значения кислотного числа.

Изобретение относится к способу получения гликолида, являющегося основным сырьем для получения полигликолида (полигликолевой кислоты) и его сополимеров, которые являются биоразлагаемыми полимерами, и находит широкое применение в медицине, производстве биодеградируемых материалов для упаковки продуктов, тары, одноразовых изделий и т.п.

Настоящее изобретение относится к получению молочной кислоты, являющейся полимеризуемым материалом, из углеводсодержащих материалов посредством ферментации последующей очистки от ферментируемых сред. Описан способ получения полимеризуемой молочной кислоты из ферментируемых сред, включающий следующие стадии; отделение имеющейся биомассы и любых твердых веществ от ферментируемой среды по меньшей мере в две последовательные стадии; снижение значения pH до значений 2,2-2,4 путем добавления и примешивания концентрированной серной кислоты в раствор молочной кислоты из ферментируемой среды без биомассы; отделение раствора молочной кислоты от ферментируемой среды без биомассы посредством применения хроматографии псевдодвижущегося слоя (SMB); очистка отделенного раствора молочной кислоты с помощью первой стадии ионного обмена; концентрирование раствора молочной кислоты, очищенного на первой стадии ионного обмена, с помощью первой стадии одно- или многоступенчатого выпаривания; дополнительная очистка предварительно концентрированного и предварительно очищенного раствора молочной кислоты с помощью второй стадии ионного обмена; концентрирование раствора молочной кислоты, очищенного на второй стадии ионного обмена, с помощью второй стадии одно- или многоступенчатого выпаривания, при этом молочная кислота характеризуется выходом дилактида более 90% и рацемизацией менее 5%, в котором получение полимеризуемой молочной кислоты осуществляют без дистиллирования. Также описано применение полимеризуемой молочной кислоты, полученной указанным выше способом, для получения полилактидов. Технический результат – получение молочной кислоты, пригодной для полимеризации, характеризующейся выходом дилактида более 90% и рацемизацией менее 5%. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 8 пр.
Наверх