BE1008099A3 - Semi-continuous polylactide production by opening lactide cycles obtainedfrom lactic acid derivatives - Google Patents

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BE1008099A3
BE1008099A3 BE9400242A BE9400242A BE1008099A3 BE 1008099 A3 BE1008099 A3 BE 1008099A3 BE 9400242 A BE9400242 A BE 9400242A BE 9400242 A BE9400242 A BE 9400242A BE 1008099 A3 BE1008099 A3 BE 1008099A3
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Abstract

Method for converting lactic acid (L-lactic acid and D-lactic acid) orlactic acid derivatives into polylactides, said polylactides comprising polyL-lactide, poly D-lactide, poly (D,L)-lactide and polyesters obtained fromthe copolymerisation of D-, L- and (D,L)-lactides, comprising the testing ofmolecular parameters such as the molecular weight and the molecular weightdistribution, via the controlled polymerisation of lactides primed by metalalcoholates.

Description

       

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   "Production semi-continue de polylactides par ouverture de cycle lactides obtenus à partir de dérivés d'acide lactique" 
RESUME DE L'INVENTION 
La présente invention est relative à un procédé semi-continu de production de polylactides à partir de dérivés d'acide lactique. Plus précisément, les dérivés d'acide lactique sont convertis en lactide en deux étapes, à savoir la condensation de dérivés d'acide lactique sous forme d'oligomères de faible degré de polymérisation (DP    2),   suivie par une réaction de cyclisation. Le lactide ainsi obtenu est purifié par distillation fractionnée et/ou précipitation sélective, recristallisé et séché. La polymérisation contrôlée du dimère cyclique est amorcée par des alcoolates métalliques et plus particulièrement par des alcoolates d'aluminium.

   Suivant l'invention, une véritable ingénierie macromoléculaire des polylactides est obtenue comme en témoignent le contrôle de la masse moléculaire par le rapport molaire initial   monomèreiamorceur,   le contrôle de la distribution de masse moléculaire et de la nature des bouts de chaîne par le choix de l'alcoolate métallique et de la température, et le contrôle 
 EMI1.1 
 du degré de racémisation de 0 à 100 % par la composition initiale en lactides. 



  0 DOMAINE DE L'INVENTION 
Suite au problème croissant de l'accumulation des déchets plastiques dans les décharges publiques, différentes stratégies d'assainissement des sites ont vu le jour, parmi lesquelles les plus répandues sont encore l'enfouissement des déchets dans le sol, l'incinération et le recyclage partiel. L'aménagement   de décharges   
 EMI1.2 
 biologiquement actives et le compostage présentent l'avantage d'accélérer le c ID processus de dégradation. Malheureusement, seul un nombre limité de 

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 thermoplastiques conventionnels possède les critères de dégradabilité satisfaisants à la généralisation de ces techniques. 



   Cette situation explique l'intérêt porté par le monde scientifique et industriel au développement de polymères intrinsèquement biodégradables tels que les biopolymères à base de cellulose, les polyesters d'origine bactérienne (BIOPOL) ou encore les polyesters aliphatiques de synthèse à savoir : la poly-e-caprolactone (PCL), le polyglycolide (PGA) et les polylactides (PLA) dont les produits d'hydrolyse peuvent être métabolisés. 
 EMI2.1 
 



  1 
Les polymères biodégradables sont susceptibles de se substituer aux plastiques conventionnels dans bon nombre d'applications telles que l'emballage alimentaire et la production d'objets à usage domestique, pour autant qu'il existe une réelle adéquation entre les conditions d'utilisation et la résistance physicochimique de ces matériaux. 



   En marge de ce marché de grande diffusion, les polyesters aliphatiques de synthèse ont acquis une réelle reconnaissance dans le domaine biomédical, mettant à profit leurs excellentes propriétés mécaniques, leur biodégradabilité et surtout leur biocompatibilité. En chirurgie, la synthèse de ces polyesters a contribué au développement de biomatériaux qui sont utilisés comme éléments de suture ou comme supports destinés à faciliter la régénération cellulaire et osseuse suite à une fracture ou un traumatisme (broches, prothèses,...). En chimiothérapie et formulation galénique, les polyesters de synthèse permettent notamment de réguler finement la vitesse de libération d'un principe actif selon une grande variété de mécanismes.

   Ils sont à la base de systèmes à libération contrôlée et prolongée dont les principaux avantages sont d'éliminer les effets indésirables liés à la compliance du patient, de maintenir une concentration optimale de principe actif dans le plasma pendant une durée de temps programmable ou encore, d'éviter le passage dans la circulation générale de médicaments dont le seuil de toxicité est proche du seuil thérapeutique grâce à un ciblage de la libération à proximité des zones lésées (implants, injection de microsphères). De manière générale, pour ces matériaux appelés à remplir des fonctions temporaires, la notion de biodégradation est un atout supplémentaire. Si ces matériaux sont résorbés par l'organisme après guérison du tissu lésé, une seconde intervention chirurgicale est évitée. 

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   En réponse au besoin de matériaux polymères biodégradables tant au niveau de la grande diffusion que de produits de haute spécialisation, la présente invention est relative à un procédé de production de polylactides au départ d'acide lactique et de dérivés d'acide lactique. 



   Il est à présent reconnu que la polymérisation par ouverture de cycle des lactones et lactides est la voie de synthèse la plus appropriée en vue de l'obtention des polyesters correspondants. En effet, la méthode traditionnelle de polycondensation d'acide   co-hydroxycarboxylique   exige des températures élevées et des temps de réaction très longs pour n'obtenir finalement que des produits de faible masse moléculaire. La polymérisation par ouverture de cycle peut, quant à elle, pallier à la majorité de ces inconvénients. Parmi l'ensemble des amorceurs envisagés à ce jour, les dérivés organométalliques des métaux de transition ou des métaux des familles III et IV sont les plus utilisés.

   Ainsi, les carboxylates d'étain et plus particulièrement le bis   (2-éthylhexanoate)   d'étain, également dénommé octoate d'étain   (SnOct),   sont le plus souvent cités comme catalyseurs de la polymérisation des lactides   (MASANOBU   A. et al.   C\1itsui   Toatsu   Chemicals, Inc. ) JP 04,331, 256 ; GRUBBER P. R. et al. (Cargill Inc. ) US   
 EMI3.1 
 5, 142, 023 ; SINCLAIR (Battelle Mem. Inst.) W09204, 413 ; GRIJPMA D. et al. W09204, 393 ;   DAHL1LA. NN   J. et al.   DD285,   363, y compris références citées dans ces brevets). 



   Toutefois, il a été récemment démontré que   SnOct2   et la plupart des dérivés organométalliques tels que les halogénures (KRICHELDORF H. R. et al., Eur. 



  Polym. J.,   25. 585 (1991)),   les oxydes (KRICHELDORF H. R. et al., J. 



    Macromol. Sc.-Pure   Appl. Chem., AU (6, 7), 441 (1993)), les aryles (KOHN F. E. et   al.,   J. Appl. Polym.   Sc.,   22, 4265 (1987)) et les carboxylates métalliques (ZHANG X. et al., Polym. Bull., 21, 623 (1992)) se comportent comme des catalyseurs tandis que les véritables amorceurs sont des impuretés présentes dans le milieu de polymérisation et porteuses de fonctions hydroxyles telles que l'eau et les dérivés non cycliques issus de l'oligomérisation de l'acide lactique   (DAHLMANN   J. et   al.,   Acta Polymer, 44, 103 (1993)) (Equ. 1). Par conséquent, les polymérisations sont peu reproductibles et les possibilités de contrôle des paramètres moléculaires très limités. 
 EMI3.2 
 



  Cet 0 (yr li Il 0 MeyC, -o SnO MOyC, O"". k ", 0 0 Me CI% 0 snoct Nie u % \ 0 0 . AO CCH (Me)'0-CH (Me) -OHltlII15nOet 0 A - O"-cAMe il Me ! t tt Il Il avec R=H ou radical alkyle tli 

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En revanche, les alcoolates métalliques se sont avérés très efficaces pour amorcer la polymérisation de différentes lactones et lactides selon un mécanisme de"coordination-insertion"au cours duquel la liaison acyle-oxygène du monomère est sélectivement rompue (KRICHELDORF H. R. et   al.,   Macromolecules, 21, 286 (1988)). L'hydrolyse acide de la liaison métal-oxygène conduit à la formation de chaînes polyesters terminées à l'une de leurs 
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 extrémités, par une fonction hydroxyle, et à l'autre extrémité, par un groupe ester dont le radical-R-provient de l'amorceur (Equ. 2). 
 EMI4.2 
 



  XnM ¯ R' O O 0 Ô J ! t tt / il il Me cl, 0 X, M-OR Me cl, 0 0 0 y ROe-CH (Me)-O- (L-CH (Me)-O-MX, OK-Coordination 'C"Me Insertion Il li O O HO o, 0 ----- ROC-CH (Me) O-C-CH (Me)-OH avec R=radical alkyle [ 2] 
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 Compte tenu de la fragilité des liens esters aliphatiques, il est nécessaire d'éviter les réactions de transestérification inter-et intramoléculaire pouvant conduire à l'élargissement de la distribution des masses moléculaires et à la formation d'oligomères cycliques et linéaires (Equ. 3). A ce propos, la nature du métal de l'amorceur revêt une importance capitale comme en témoigne la réactivité relative des alcoolates métalliques suivants vis-à-vis des réactions de 
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 transestérification : Al (OR) 3 < Zn (OR) 2 < Ti (OR) 4 < R2'Sn (OR) 2 < Sn (OR) 4' En ¯ > < Sn (OR) 4.

   En accord avec ces observations, l'utilisation d'alcoolates d'aluminium et de zinc a permis de contrôler la polymérisation d'ouverture de cycle en solution (TEYSSIE Ph.   et aL, BB8900527   ; BARAKAT 1.   et7., Macromolecules, 24, 6542 (1991)).   

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  Transesténf ! cation intermoiécuiau-e 0 0 0 Il Il Il wocoo ; MXD wocooco + C- '^^"'^"- + 0 Transestérification intramoléculaire 0 - OMX ;, f) ry--- swo-MXn /\ 0==C !" !"OL f) 00 
 EMI5.2 
 La présente invention décrit un procédé de production de polylactides en masse, par polymérisation d'ouverture de cycle de lactides amorcée par les alcoolates métalliques de la formule générale :   Alkd-p-M[O-R]p   dans laquelle M représente un métal choisi dans le groupe comprenant l'aluminium, le zinc, le titane, le zirconium et plus particulièrement l'aluminium et le zinc.

   Alk représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié, substitué ou non, de 1 à 18 atomes de carbone. 0-R représente une fonction alcoolate et d représente la valence du métal.   p d   et représente le nombre de fonctions alcoolates liées à   M.   Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'isopropylate d'aluminium (M = Al ; OR = OiPr ; d = p = 3), composé commercialement disponible à faible coût constitue un amorceur de choix de la polymérisation contrôlée des lactides. Signalons également l'utilisation avantageuse de dialcoolates de zinc   ( : \1 =   Zn ; d = p = 2) obtenus par réaction du diéthylzinc et de 2 moles d'alcool (ROH) en solution diluée dans le toluène anhydre.

   Sur la base de la solubilité des dialcoolates de zinc   résultant. 3,   le 2- éthylhexanol   (-OR=-O-CH2-CH     (CH3) - (CHV3-CHa)   et le 2-bromoéthanol (-OR = -O-(CH2)2Br) ont été préférentiellement sélectionnés. Les dialcoolates présentent l'avantage d'être composés de zinc, un oligoélément du corps humain. 



   Il est bien connu qu'il existe deux formes optiquement actives d'acide lactique : acide L-lactique (L-LA) et acide D-lactique (D-LA). Ces deux énantiomères 

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 peuvent être préparés sélectivement par un processus de fermentation. Les lactides, dimères cycliques de l'acide lactique, se présentent sous trois formes diastéréoisomériques selon qu'ils sont constitués de deux molécules d'acide Dlactique : D-lactide (D-LD), de deux molécules d'acide L-lactique : L-lactide (LLD), ou d'une molécule d'acide L-lactique et une molécule d'acide D-lactique : meso (D, L)-lactide.

   Signalons que l'on rencontre fréquemment un mélange racémique de D-et de L-lactides appelé (D,   L)-lactide   (D, L-LD) et caractérisé par 
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 une température de fusion (Tf = 126 C) supérieure à celle des isomères L-et DLD purs (Tf = 97 C) (Equ. 4). 
 EMI6.2 
 



  - o-c H,/\, H r 0, H, C/\ CH, . C C.-- -CH (CH3)-C-0-h--- C C H3C \/CH3 \-o'' ) c-/" oe 0/ L-LD PLA semi-cristallia D-LD (T g=55OC, T m= 170oC) 0-  HsC/\ H Racémate (D, L)-LD ou PLA amorphe "Q cH (50% L-LD + 50% D-LD) (Tg=60 C) H"\/CH3 Os   C O C-  méso-LD 
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 Les lactides sont généralement préparés en deux étapes, à savoir la condensation d'acide lactique sous forme d'oligomères, suivie par une réaction de dépolymérisation. Actuellement, il existe deux grandes méthodes de production de lacticde qui se distinguent essentiellement par le degré de polymérisation moyen (DP) des oligomères d'acide lactique produits lors de l'étape de condensation. 



   La première technique consiste à extraire l'eau d'une solution aqueuse d'acide lactique jusqu'à obtenir en moyenne des décamères d'acide lactique (DP = 10). 



  Ensuite, il convient de dépolymériser ces oligomères à température   élevée (T     2300C)   en présence d'un catalyseur acide de Lewis sous pression réduite (5 mb) 
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 (TSUYOSHI E. et al., Mitsui Toatsu Chem., JP05, 105, 745) ou sous un flux d'azote (BHATIA K. K. et al., DuPont de Nemours, W092 06969 ; US 5, 023,349). Ce procédé se réalise dans des conditions drastiques qui, d'une part, s'avèrent 

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 coûteuses et, d'autre part, influent sur la pureté optique du lactide (pourcentage élevé de méso-LD suite à des réactions de racémisation). L'utilisation d'un réacteur de type couche-mince, particulièrement efficace dans les procédés d'évaporation, n'apporte pas d'amélioration significative (BHATIA K. K. et al., DuPont de Nemours, W09302075). 



   La seconde méthode utilise un oligomère de DP = 2 qui peut être cyclisé en lactide dans des conditions d'autant plus douces qu'un solvant aromatique est utilisé pour extraire le lactide du milieu réactionnel (T =   200 C,   P = 75-100 mb) (SINCLAIR R. G. et al., Battelle Memorial Institute,   W09205167).   Outre la présence d'un solvant de haut point d'ébullition, le principal inconvénient de ce procédé réside dans la formation d'oligomères trop riche en acide lactique. Ce dernier se retrouve en quantité non négligeable dans le lactide et doit être éliminé afin d'obtenir un lactide susceptible d'être polymérisé par ouverture de cycle. 



   Compte tenu du mode de préparation des lactides, le produit brut est contaminé par des quantités non négligeables d'eau, d'acide lactique   (LA),   d'acide lactoyllactique   (L2A)   (ou d'autres produits de condensation) et de meso lactide généré suite à des réactions de racémisation. Comme cela a été discuté précédemment, ces composés sont susceptibles de perturber la polymérisation du LD. Lorsque des alcoolates métalliques sont utilisés comme amorceurs, les groupes acides carboxyliques et l'eau réagissent avec les fonctions alcoolates métalliques pour donner des sels aluminiques. A l'instar de l'octoate d'étain, ces sels aluminiques peuvent jouer le rôle de catalyseur tandis que les véritables amorceurs sont des composés porteurs du groupe hydroxyle (Equ. 5).

   Si maintenant, on suppose un mélange d'alcoolate métallique et de fonctions hydroxyles, ces dernières vont amorcer la polymérisation par ouverture de cycle au même titre que les groupes alcoolates métalliques. Ce comportement résulte d'une réaction d'échange alcool-alcoolate généralement plus rapide que la cinétique de propagation des chaînes polyesters (JACOBS C. et al.,   : Macromolecules, 24 (11),   3027 (1991)) (Equ. 5). Enfin, si la quantité de contaminants est excessive, aucune polymérisation n'est observée. En conséquence, il est nécessaire de purifier soigneusement le lactide avant toute polymérisation. 

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  + R'-COOH +H2U XnM-OOCR'-.------- X. M-OR !--,'X. M-O-MX, () OJR (3)-R-OH (1)-2 R-OH (4) + R'-OH i XnM-OR + R'-OH XnM-OR'+ R-OH (2) avec (1) et (2) = amorceurs 51 (3) et (4) = catalyseurs 
 EMI8.2 
 [5] Dans cette perspective, différentes procédures ont été relatées parmis lesquelles la recristallisation répétée du monomère (BELLIS H. E. et al., DuPont de Nemours, W09200292 ; BHATIA K. K. et al., DuPont de Nemours, W09302075), la distillation fractionnée en présence d'un non-solvant aromatique (SINCLAIR R. G. et   a7.,   Batelle Mem. Inst., W09205167) et le traitement par des desséchants basiques (KHODZHEMIROV V. A. et al.. USSR   SU1, 625, 876).   



   La présente invention décrit un procédé de production de lactide au départ d'une solution aqueuse d'acide lactique. Ce procédé consiste à produire un oligomère de DP      2 dans un évaporateur de   type"short-path".   Par rapport aux évaporateurs conventionnels, l'utilisation de cet appareil permet non seulement de diminuer le temps et la température de réaction, mais aussi d'obtenir un acide lactoyllactique (L2A) pratiquement exempt d'acide lactique (LA). L'étape de cyclisation est réalisée dans un réacteur de type couche mince caractérisé par une surface de chauffe et d'échange maximale. Nous évitons dès lors les inconvénients des deux méthodes décrites dans la littérature.

   La cyclisation de l'acide lactoyllactique en lactide, de même que les étapes ultérieures de récupération et de purification, ont été conduites sous pression réduite ou sous flux d'azote. Dans ce dernier cas, l'azote est utilisé comme gaz porteur pour extraire le lactide généré dans le réacteur de type couche mince et pour le transporter dans un solvant choisi qui insolubilise le lactide et solubilise les impuretés (LA, LnA avec n      2 et   H20).   Le lactide cristallisé est filtré et séché. 

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 Lors d'un travail sous pression réduite, les vapeurs de lactide sont extraites du réacteur de type couche mince et purifiées successivement par distillation 
 EMI9.1 
 fractionnée et condensation sélective.

   Ce procédé de purification se distingue des D méthodes traditionnelles par son efficacité à séparer, en continu, tous les composés extraits du réacteur de type couche mince à savoir :   - l'acide lactoyllactique (LA),   et autres oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2) de haut point d'ébullition par distillation fractionnée à la sortie du réacteur de type couche mince ;   - le   lactide (LD) par condensation sélective à la sortie de la colonne de distillation ; - l'acide lactique (LA) et l'eau maintenus sous forme vapeur par un choix judicieux de la température du condenseur. 



   Par rapport au procédé, en deux étapes successives, de condensation (LD et LnA avec n > 2 condensés) et de distillation du lactide (LD) (DRYSDALE N. E. 



  (Du Pont de Nemours) US 5, 236, 560), la présente invention permet de récupérer un lactide de degré de pureté plus élevé moyennant une seule étape de distillation-condensation sélective en faveur du bilan énergétique. 



  DESCRIPTION DE L'INVENTION 
La présente invention a pour objet la conversion d'acide lactique ou de dérivés d'acide lactique en polylactides, ceux-ci comprenant le poly   L-lactide,   le poly D-lactide, le poly (D, L)-lactide et les polyesters issus de la copolymérisation de D-, L-et (D, L)-lactides. Le procédé relaté inclut le contrôle des paramètres moléculaires tels que la masse moléculaire et la distribution de masse moléculaire, via la polymérisation contrôlée des lactides amorcée par des alcoolates métalliques. Comme représenté aux figures 1 et 2 schématisant la stratégie du procédé, la présente invention comprend plusieurs étapes successives. 



   Les réactifs de départ sont constitués d'une solution d'acide lactique de concentration comprise entre 50 et environ 100 % et, de préférence, une solution aqueuse d'acide lactique 88 %. Une solution alternative consiste à utiliser des esters d'acide lactique tel que le lactate d'éthyle. Les dérivés d'acide lactique sont transférés dans un évaporateur de   type"short-path"où   ils sont concentrés en 

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 éliminant l'eau ou l'éthanol jusqu'à atteindre une concentration proche de 110 % et un degré moyen de polymérisation (DP) compris entre 2 et 3. Ces oligomères d'acide lactique de faible viscosité sont alors transférés dans un réacteur de type couche mince. 



   Dans ce réacteur a lieu l'étape de cyclisation des oligomères de DP      2 en lactide après l'ajout éventuel d'un catalyseur organométallique recommandé pour les réactions de transestérification. Le catalyseur le plus généralement cité est l'octoate d'étain. La réaction de cyclisation peut être réalisée sous pression réduite ou sous flux d'azote. 



   Lorsque la cyclisation des oligomères d'acide lactique en lactide est menée sous pression réduite, le réacteur de type couche mince est surmonté 
 EMI10.1 
 successivement d'une colonne de distillation munie d'un garnissage et d'un Z > CP condenseur. Dans ce procédé, les composés esters de haut point d'ébullition,   c'est-à-dire   l'acide lactoyllactique (L2A) et les oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2), sont condensés au niveau de la colonne de distillation à une température et une pression telles que seuls l'acide lactique, le lactide et l'eau sont maintenus sous forme vapeur. Consécutivement, le lactide est séparé de l'acide lactique et de l'eau résiduels par condensation sélective. 



   Lorsque la cyclisation des oligomères d'acide lactique en lactide est menée sous flux d'azote, le réacteur de type couche mince est directement connecté à une réserve de non-solvant du lactide dans laquelle vient barbotter le flux supporté de lactide brut. Le non-solvant du lactide est choisi de sorte que l'acide lactique (LA), l'acide lactoyllactique   (L2A),   les oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2) et l'eau soient solubles. De préférence, ce solvant est l'isopropyl éther. Consécutivement, le lactide est récupéré par filtration, lavage par de l'isopropyl éther et séché. 



   Dans les conditions de température, de pression et de débit d'azote qui seront décrites ultérieurement dans les exemples, toute réaction de racémisation de l'acide lactique est évitée. Le rendement de chaque étape du   procédé   de production de lactide à partir d'acide lactique est optimisé en recyclant l'acide lactique (LA), l'acide lactoyllactique (L2A) et les oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2), comme présenté aux figures 1 et 2. 

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   Pour certaines applications requérant un degré de pureté accru, les traces d'impuretés protiques présentes dans le lactide, telles que l'eau et l'acide lactique, doivent être éliminées par recristallisation. Parmi les solvants communément utilisés à cet effet (dérivés benzéniques, acétate d'éthyle,...), le toluène solubilise le lactide à   60 C,   le cristallise à température ambiante et permet son séchage ultime par distillation de l'azéotrope toluène-eau. 



   Le lactide purifié est introduit dans un réacteur de type batch ou la polymérisation en masse est amorcée par les alcoolates métalliques de la formule générale : 
Alkd. p-M [OR] p dans laquelle M représente un métal choisi dans le groupe comprenant l'aluminium, le zinc, le titane, le zirconium et plus particulièrement l'aluminium et le zinc. Alk représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié, substitué ou non, de 1 à 18 atomes de carbone. O-R représente une fonction alcoolate et d représente la valence du métal. p   S   d et représente le nombre de fonctions alcoolates liées à M.

   Suivant un mode de réalisation avantageuse de l'invention, l'isopropylate d'aluminium (M = Al ;   0-R   = OiPr ; d = p = 3), composé commercialement disponible à faible coût constitue un amorceur de choix de la polymérisation contrôlée du lactide. Signalons également l'utilisation avantageuse d'alcoolates de zinc (M = Zn, d = p = 2) obtenus par réaction du diéthylzinc et de 2 moles d'alcool (R-OH) en solution diluée dans le toluène anhydre. Sur la base de la solubilité des dialcoolates de zinc résultants, le   2-   éthylhexanol et le 2-bromoéthanol ont été préférentiellement sélectionnés. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, de quelques formes de réalisation de l'invention.

   Mentionnons, plus particulièrement, la possibilité d'additionner à l'amorceur des bases de Lewis comme activateurs de polymérisation, par exemple des dérivés de pyridine, et/ou des alcools aliphatiques comme agents de transfert, par exemple des composés mono-, di-ou multihydroxylés. 



    Exemple 1 : Concentration et condensation d'acide lactique dans   un   évaporateur de type'ort pa A"   

 <Desc/Clms Page number 12> 

 
Une solution aqueuse d'acide L-lactique 88 % alimente en continu un évaporateur en verre de   type"short-path"UIC KD-6   dont les surfaces d'évaporation et de condensation sont de 0,06 m2. Lors d'une première étape de concentration, un acide L-lactique de concentration avoisinant 100 % est récupéré à la sortie d'un premier évaporateur avec un rendement variant de 62 à 95 % en fonction des conditions expérimentales reprises au tableau I. Cette solution d'acide lactique concentrée est directement transférée dans un second évaporateur de mêmes surfaces.

   La condensation en oligomères de faible degré de polymérisation (DP   2 :   2) est réalisée aux températures, pression réduite, et débit mentionnés au tableau II, en présence ou non d'un catalyseur d'estérification. Les produits non condensés dans les évaporateurs sont recyclés 
 EMI12.1 
 de manière à optimiser le rendement global en lactide. 



  0 E. ËZSjaZe-J ?.'Cyclisation des oli'o. mères ccide lactique (LnA avec n 22) en lactide (LD) dans un réacteur de type couche mince. 



   Une solution d'oligomères d'acide L-lactique (LnA ou n 2 : 2) de concentration comprise entre 105 et 115 % est transférée en continu du second évaporateur de   type"short-path"dans   un réacteur en verre de type couche mince Normschliff de surface d'évaporation égale à 0,02 m2. Dans les conditions expérimentales de cyclisation reprises au tableau III, en présence ou non de catalyseur d'estérification, la phase vapeur collectée à la sortie du réacteur est condensée en vue de déterminer sa composition par chromatographie d'exclusion de volume et titrage non-aqueux. Les oligomères d'acide lactique de haut point d'ébullition n'ayant pas été volatilisés avec les vapeurs de L-lactide sont recyclés pour 
 EMI12.2 
 optimiser le rendement global en lactide. 



  CD E. rymple. ? clisation des oligomères oc/cde lactique en lactide et distillation fractionnée du lactide Une solution d'oligomères d'acide L-lactique (LnA avec n 2 : 2) de 111 % est transférée en continu du second évaporateur de type"short-path"dans un réacteur en verre de type couche mince sous un débit de 20 g/h. Après cyclisation à   190 C   sous une pression comprise entre 1 et 10 mb, les oligomères de haut point d'ébullition sont directement séparés du lactide par distillation fractionnée.

   La colonne de distillation connectée à la sortie du réacteur est maintenue à une température comprise entre 110 et 132 C (Tableau IV). 

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   Exemple 4: Cyclisation des oligomères d'acide lactique en lactide, distillation   fractionnée et condensation sélective du lactide 
Une solution d'oligomères d'acide L-lactique (LnA avec n      2) de 111 % est transférée en continu du second évaporateur de   type"short-path"dans   un 
 EMI13.1 
 réacteur en verre de type couche mince sous un débit de 20 g/h.

   Après cyclisation à 190 C sous une pression réduite comprise entre 5 et 10 mb, les oligomères de haut point d'ébullition sont directement séparés du mélange lactide, acide lactique, eau par distillation fractionnée à 120 C, tandis que le lactide est séparé de l'eau et l'acide lactique par condensation sélective à une température comprise entre 80 et 100 C (Tableau V). 



  Exelnple 5 : Cyclisation des oligomères d'acide lactique en lactide et cristallisation sélective du lactide sous flux dzote 
Une solution d'oligomères d'acide L-lactique (LnA avec n      2) de 111 % est transférée en continu du second évaporateur de   type"short-path"dans   un réacteur de type couche mince sous un débit de 20 g/h. Après cyclisation à.   220 C   sous flux d'azote (120 Nl/h), la phase vapeur entraînée par le flux d'azote vient barbotter dans 1000 ml d'isopropyl éther. Le L-lactide est récupéré par filtration et séchage avec un rendement de 48 % et une pureté de 98,9 % et 99,4 % déterminés respectivement par HPLC et GPC. L'acidité résiduelle est de 4,1 m 
 EMI13.2 
 éq/mole. éq/mole. 



  E. vemi2k 6 : Recristallisation du lactide dans le toluène anhydre 
Au départ du L-lactide préparé suivant le mode opératoire décrit dans l'exemple 5, une recristallisation dans du toluène préalablement séché sur tamis moléculaire 4 À conduit à un L-lactide de pureté supérieure à 99,99 % comme déterminé par chromatographie gazeuse capillaire contenant moins de 1,8 m éq d'eau/mole (titrage Karl-Fischer) et 10-2 m éq d'acidité   résiduelle/mole   (titrage non-aqueux). Conditions de recristallisation : 200 g de   L-lacticle   sont solubilisés à   60 C   dans 1 l de toluène anhydre et recristallisés à   4 C.   Le lactide est récupéré par filtration et séché sous pression réduite. 
 EMI13.3 
 



  E EyMle 7 : Homopolymérisation du L-LD amorcée par le -éthyl he. ranola te) de zinc h eya n ola te) de zin c 

 <Desc/Clms Page number 14> 

   7. a. Préparation de l'amorceur   
 EMI14.1 
 Dans un ballon à 2 tubulures, préalablement séché, on prépare, sous atmosphère inerte (N2), une solution   10-2   M de 2-éthylhexanol (préalablement séché sur   Cash2   et distillé) dans 100 ml de toluène anhydre. Après avoir muni le ballon d'une soupape à huile, on introduit 0, 5 équivalent de diéthyl zinc dans le toluène anhydre. On laisse dégager l'éthane formé pendant une nuit à température ambiante. 



    7.   Homopolymérisation de L-LD 
Dans un réacteur de type"batch"de 300 ml, on introduit successivement 100 g de L-lactide et 33,4 ml de l'amorceur préparé en 7a. Après évaporation sous pression réduite du solvant, la polymérisation est réalisée à   125 C   sous atmosphère inerte   (N2)'La   cinétique de polymérisation est représentée à la figure 3. 
 EMI14.2 
 e 8 : Homopolyméri'sation de L-LD amorcée par lïsopropylate   d'aluminium   8. a. Préparation de l'amorceur 
La solution d'isopropylate d'aluminium   10-1   M est préparée par dissolution dans 100 ml de toluène anhydre de 2,04 g d'isopropylate d'aluminium fraîchement sublimé. Le titre exact de la solution est déterminé par titrage complexométrique en retour. 
 EMI14.3 
 



  8. b. Homopolymérisation de L-LD Dans un réacteur de type"batch"de 300 ml, on introduit successivement 100 g de L-lactide et 3,34 ml de l'amorceur préparé en 8a. Après évaporation sous pression réduite du solvant, la polymérisation est réalisée à 110 ou   1250C   sous atmosphère inerte (N2). Les cinétiques de polymérisation sont représentées à la figure 4. 



  8.c. Effet du rapport monomère/amorceur initial 

 <Desc/Clms Page number 15> 

 
L'isopropylate d'aluminium du L-LD par ouverture de cycle au niveau de la liaison acyle-oxygène suivant le mécanisme dit   de"coordination-insertion"   (Equ. 2). Il en découle des chaînes a-isopropyl ester, co-hydroxyle dont la masse moléculaire est automatiquement déterminée par le rapport molaire   monomère/amorceur   initial (Figure 5) :

   elle augmente proportionnellement avec ce rapport molaire en obéissant à l'équation caractéristique des polymérisations vivantes (Equ. 6). 
 EMI15.1 
 où Mn = masse moléculaire moyenne en nombre de polylactide [LD] o = concentration molaire en lactide [Al (OiPr) 3] = concentration molaire en isopropylate d'aluminium   (MM)   = masse moléculaire du lactide x = taux de conversion du lactide en polylactide (%) 
 EMI15.2 
 [6] Quel que soit le rapport molaire monomère/amorceur initial, la polymolécularité des poly L-lactides est comprise entre 1, 2 et 1, 4. 



  Eyemple 9 : Homopolymérisation de L. LD amorcée par h'sopropylate d'luminium actiaé par la présence d'une base de Lewis 
Suivant le mode opératoire décrit dans les exemples Sa et Sb,   l'homo polymérisation   du L-LD est amorcée par un mélange équimolaire d'isopropylate d'aluminium et de 4-picoline (préalablement séchée sur BaO et 
 EMI15.3 
 distillée). La cinétique de polymérisation à 110 C est représentée à la figure 6. 



  '. Ye/n/7/e .'. . mo'oTTnarj'. s'o. n < e L-L-D a-morcee par l'isopropylate d'aluminium en présence d'un solvant inerte 
Suivant le mode opératoire décrit dans les exemples 8a et Sb, l'homopolymérisation du L-LD est amorcée par l'isopropylate d'aluminium en présence de 10 % en poids d'o-xylène (préalablement séché sur CaH2 et distillé). 



  La cinétique de polymérisation à   1250C   est représentée à la figure 7. 

 <Desc/Clms Page number 16> 

   Exemple 11 : Homopolymérisa tion de L. LD amorcée   par un mélange d'isopropylated'aluminiumetd'uncomposéhydroxylé 
Suivant le mode opératoire décrit dans les exemples 8a et 8b, l'homo polymérisation du L-LD est amorcée par un mélange d'isopropylate d'aluminium et d'isopropanol   (102          [iPrOH]/ [Al   (OiPr) 3]    103).   Sur base des résultats présentés au tableau VI, la masse moléculaire des polylactides décroît proportionnellement avec la quantité relative d'isopropanol. Le nombre de sites actifs amorçant la polymérisation est égal au nombre total de groupements isopropoxydes, soit n iPrOH + 3 n Al (OiPr) 3.

   La polymolécularité des 
 EMI16.1 
 polylactides est remarquablement étroite (Mw/Mn - 1, 1). 



  Eyelnple 12 : Copolymérisation de L-LD et (D, L) -LD amorcée par l'isopropylate d'aluminium Suivant le mode opératoire décrit dans les exemples 8a et 8b, un mélange de 0   L-LD   et (D, L). LD (50 : 50) est amorcé à   1320C   par l'isopropylate d'aluminium pour deux rapports molaires monomère/amorceur initiaux de 2600 et 12. 30. Les 
 EMI16.2 
 cinétiques de polymérisation sont représentées à la figure 8. 



  0 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 Tableau 1 : Concentration de l'acide lactique LA 88 % en LA 100 % dans un évaporateur   type "short-path" VIC (0. 06 m2)   
 EMI17.1 
 
<tb> 
<tb> LA <SEP> Température <SEP> (OC) <SEP> Pression <SEP> Débit <SEP> Rendement <SEP> Acidité <SEP> Tot.
<tb> 



  (1) <SEP> (2) <SEP> (mb) <SEP> (g/h) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (3)
<tb> 88% <SEP> 125 <SEP> 18 <SEP> 130 <SEP> 325 <SEP> 62 <SEP> 97
<tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 80 <SEP> 600 <SEP> 81 <SEP> 104
<tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 720 <SEP> 80 <SEP> 104
<tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 950 <SEP> 83 <SEP> 101.9
<tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 1314 <SEP> 82.5 <SEP> 100.2
<tb> 88% <SEP> (4) <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 1150 <SEP> 95 <SEP> 105. <SEP> 7
<tb> 
 (1) Température du film (2) Température du condenseur (3) Déterminé par titrage après réaction de saponification (4) LA 88 % + 0. 25 % (wt/wt) Sn (Oct) 2 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 
 EMI18.1 
 T-a. l) leati Ta b ! eau 2 :

   Oligomérisation (LnA, n 2) de l'acide lactique LA 102 % dans un évaporateur type "short-pa th" VIC (0. 06 m2) 
 EMI18.2 
 
<tb> 
<tb> LA <SEP> Sn(Oct)2 <SEP> Temp. <SEP> ( C) <SEP> Pression <SEP> Débit <SEP> Rendement <SEP> Acidité <SEP> Tot. <SEP> % <SEP> n-Mère <SEP> (4)
<tb> (wt <SEP> %) <SEP> (1) <SEP> (2) <SEP> (mb) <SEP> (g/h) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (3) <SEP> Mono- <SEP> Di- <SEP> Tri- <SEP> Tétra- <SEP> Penta-
<tb> @
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 20 <SEP> 725 <SEP> 18 <SEP> 111.2 <SEP> 1.7 <SEP> 45.3 <SEP> 40.7 <SEP> 12.3 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 725 <SEP> 47 <SEP> 108.5 <SEP> 17.4 <SEP> 52.3 <SEP> 21.

   <SEP> 7 <SEP> 8.5 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 60 <SEP> 725 <SEP> 58.2 <SEP> 107.8 <SEP> 31.7 <SEP> 47.9 <SEP> 16.1 <SEP> 4.3 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 150 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 730 <SEP> 36.3 <SEP> 109.3 <SEP> 7.1 <SEP> 62.8 <SEP> 21.9 <SEP> 6.1 <SEP> 2.4
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 740 <SEP> 34 <SEP> 112.1 <SEP> 3.1 <SEP> 57 <SEP> 28.5 <SEP> 8.8 <SEP> 2.6
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 510 <SEP> 18.2 <SEP> 111.9 <SEP> 2.9 <SEP> 50.4 <SEP> 33.1 <SEP> 10. <SEP> 7 <SEP> 2.9
<tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 870 <SEP> 26.4 <SEP> 109.7 <SEP> 3.4 <SEP> 60.9 <SEP> 27 <SEP> 8.6 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 940 <SEP> 37.8 <SEP> 108.7 <SEP> 6.6 <SEP> 63.8 <SEP> 22.4 <SEP> 7.1 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 620 <SEP> 47.

   <SEP> 6 <SEP> 109.7 <SEP> 8.5 <SEP> 55. <SEP> 8 <SEP> 27.3 <SEP> 8.5 <SEP> 0
<tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 960 <SEP> 19.2 <SEP> 112.2 <SEP> 2.7 <SEP> 51.1 <SEP> 33.5 <SEP> 9.9 <SEP> 2.7
<tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 35 <SEP> 1220 <SEP> 33 <SEP> 108.4 <SEP> 8.5 <SEP> 56.6 <SEP> 25.5 <SEP> 7.1 <SEP> 2.4
<tb> 102% <SEP> 0. <SEP> 31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 1220 <SEP> 25.5 <SEP> 114 <SEP> 8. <SEP> 7 <SEP> 56 <SEP> 25. <SEP> 6 <SEP> 7.2 <SEP> 2.

   <SEP> 4
<tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 170 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 980 <SEP> 22 <SEP> 115.8 <SEP> 2.8 <SEP> 47.6 <SEP> 34.8 <SEP> 11.2 <SEP> @,6
<tb> 
 (1) Température du film (2) Température du condenseur (3) Déterminé par titrage après réaction de saponification (4) Déterminé par chromatographie d'exclusion de volume   (CPC)   

 <Desc/Clms Page number 19> 

   Tableau 3 :

   Cyclisation de l'oligomère (LnA, n # 2) en lactide (LD) dans un réacteur type couche mince Normashliff (0.02 m2)   
 EMI19.1 
 
<tb> 
<tb> LA <SEP> Sn <SEP> (Oct) <SEP> 2 <SEP> Temp. <SEP> Pression <SEP> Débit <SEP> Rendement <SEP> Composition <SEP> LD(3)
<tb> Composition <SEP> (3) <SEP> (%)
<tb> (wt%) <SEP> ( C) <SEP> (mb) <SEP> (g/h) <SEP> (1) <SEP> (%) <SEP> LA-LD <SEP> L2A <SEP> L3A <SEP> L4A <SEP> (%)
<tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 34.2 <SEP> 40. <SEP> 6 <SEP> 46 <SEP> 50.5 <SEP> 2 <SEP> 1.5 <SEP> 34
<tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 20 <SEP> 30.8 <SEP> 17.3 <SEP> 61. <SEP> 8 <SEP> 32.7 <SEP> 3 <SEP> 2.5 <SEP> 51.2
<tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 30 <SEP> 40. <SEP> 3 <SEP> 8.6 <SEP> 81.1 <SEP> 18.2 <SEP> 0.7 <SEP> 0 <SEP> 57
<tb> 109.

   <SEP> 00% <SEP> 0.2 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 34.1 <SEP> 43.6 <SEP> 40.4 <SEP> 54.3 <SEP> 3.2 <SEP> 2.1 <SEP> 30
<tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0.5 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 35 <SEP> 42.5 <SEP> 36.8 <SEP> 59.5 <SEP> 2.5 <SEP> 1.2 <SEP> 26.3
<tb> 109. <SEP> 00% <SEP> 1 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 35.6 <SEP> 50 <SEP> 46.4 <SEP> 49.3 <SEP> 2.9 <SEP> 1.4 <SEP> 34
<tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 190 <SEP> 10 <SEP> 29.1 <SEP> 66.4 <SEP> 91.4 <SEP> 5.7 <SEP> 1.4 <SEP> 1.4 <SEP> 57
<tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 180 <SEP> 10 <SEP> 29.2 <SEP> 57.3 <SEP> 85.4 <SEP> 11.6 <SEP> 0.1 <SEP> 0.2 <SEP> 58
<tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 180 <SEP> 1 <SEP> 35.1 <SEP> 82.1 <SEP> 19.9 <SEP> 55 <SEP> 23.3 <SEP> 1.8 <SEP> 7
<tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 170 <SEP> 1 <SEP> 23.

   <SEP> 6 <SEP> 75.6 <SEP> 22 <SEP> 59 <SEP> 17.7 <SEP> 1.3 <SEP> 9
<tb> 
 (1) Rendement en condensat = g condensat/g LnA x 0.89 x 100 (2) Déterminée par chromatographie d'exclusion de volume (GPC) (3) Déterminée par GPC et titrage en milieux non aqueux 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 Tableau 4 :

   Cyclisation de l'oligomère (LnA, n   #   2) en lactide (LD) dans un réacteur type couche mince Normashliff (0.02 m2) (1) et distillation fractionnée du LD 
 EMI20.1 
 
<tb> 
<tb> Distillat
<tb> LnA <SEP> (2) <SEP> Pression <SEP> T  <SEP> distillation <SEP> Rendement <SEP> (3) <SEP> LD(4)
<tb> (mb) <SEP> ( C) <SEP> (%) <SEP> (%)
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> 110 <SEP> 50.3 <SEP> 59
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> 115 <SEP> 31.4 <SEP> 75
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> 120 <SEP> 49.1 <SEP> 73
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 7 <SEP> 120 <SEP> 41.3 <SEP> 70
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> 122 <SEP> 26.9 <SEP> 76
<tb> 111 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> 132 <SEP> 51.3 <SEP> 76
<tb> 
 (1) Conditions de cyclisation : T = 190 C ;

   D = 20    glh   (2) En présence de 1 (wt%) Sn (Oct)   2   (3) Rendement du distillat - g distillag/g LnA x 0.89 x 100 (4) Déterminé par GPC et titrage en milieu non aqueux 

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   Tableau 5 : Cyclisation de l'oligomère (LnA, n # 2) en lactide (LD) dans un réacteur de type couche mince Normashliff   (0.02 m2) (1), distillation fractionnée (2) et condensation sélective du LD 
 EMI21.1 
 
<tb> 
<tb> LnA <SEP> (3) <SEP> Pression <SEP> r <SEP> condensation <SEP> Rendement <SEP> (4) <SEP> LD <SEP> Acidité
<tb> (mb) <SEP> (OC) <SEP> (%) <SEP> GPC <SEP> (%) <SEP> HPLC <SEP> (%) <SEP> résiduelle <SEP> (m <SEP> éq/mol)

  
<tb> 111% <SEP> 5 <SEP> 80 <SEP> 33 <SEP> 99.5 <SEP> 99.5 <SEP> 5
<tb> 111% <SEP> 5 <SEP> 90 <SEP> 29 <SEP> 99.8 <SEP> 99.8 <SEP> 3
<tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 38 <SEP> 98.5 <SEP> 98.2 <SEP> 10
<tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 34 <SEP> 99.8 <SEP> 99. <SEP> 8 <SEP> 1
<tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 110 <SEP> 31 <SEP> 99. <SEP> 9 <SEP> 99. <SEP> 9 <SEP> < <SEP> 1
<tb> 
 
 EMI21.2 
 1) < Jondthon de cychsation : T = 190 C ; U = zu. u giti (2) T distillation :   1200C   (3) en présence de 1 (wt) % Sn (Oct) 2 (4) Rendement du condensat = g/condensat/gLnA x 0.89 x 100 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 
 EMI22.1 
 Tableau 6 :

   Effet de l'isopropanol sur la polymérisation du L-LA amorcée par AI (OiPrh et AI (OiPrhA-picoline à 1100C en a l'absence de solvant 
 EMI22.2 
 
<tb> 
<tb> Mn <SEP> exp
<tb> Système <SEP> amorceur <SEP> n <SEP> L-LA <SEP> niPrOH <SEP> n.Al(OiPr)3 <SEP> Mnth(a) <SEP> Conversion <SEP> x <SEP> Mnthx <SEP> (SEC) <SEP> (RMN) <SEP> Mw/Mn
<tb> (mole) <SEP> (mote) <SEP> (%) <SEP> (RMN) <SEP> x/100
<tb> Al(OiPr)3.n <SEP> iPrOH <SEP> 4,48 <SEP> 10-2 <SEP> 6,72 <SEP> 10-5 <SEP> 6,72 <SEP> 10-7 <SEP> 1,0 <SEP> 105 <SEP> 50 <SEP> 5,0 <SEP> 104 <SEP> 4,0 <SEP> 104 <SEP> 4,7 <SEP> 104 <SEP> 1,1
<tb> Al(OiPr)3.n <SEP> iPrOH <SEP> 3,78 <SEP> 10-2 <SEP> 1,06 <SEP> 10-6 <SEP> 1,06 <SEP> 10-6 <SEP> 5,0 <SEP> 104 <SEP> 60 <SEP> 3,0 <SEP> 104 <SEP> 2,4 <SEP> 104 <SEP> 2,0 <SEP> 104 <SEP> 1,1
<tb> Al(OiPr)3.n <SEP> iPrOH <SEP> 3,36 <SEP> 10-2 <SEP> 1,04 <SEP> 10-4 <SEP> 1,04 <SEP> 10-7 <SEP> 5,

  0 <SEP> 104 <SEP> 38 <SEP> 7,6 <SEP> 103 <SEP> 1,5 <SEP> 104 <SEP> 1,2 <SEP> 104 <SEP> 1,1
<tb> Al(OiPr)3.n <SEP> iPrOH <SEP> 2,29 <SEP> 10-2 <SEP> 2,08 <SEP> 10-4 <SEP> 2,08 <SEP> 10-7 <SEP> 2,0 <SEP> 104 <SEP> 53 <SEP> 1,1 <SEP> 104 <SEP> 7,3 <SEP> 103 <SEP> 7,7 <SEP> 103 <SEP> 1,1
<tb> Al(OiPr)3.4-picoline.n <SEP> iPrOH <SEP> 3,36 <SEP> 10-2 <SEP> 2,58 <SEP> 10-4 <SEP> 2,58 <SEP> 10-7 <SEP> 2,0 <SEP> 104 <SEP> 57 <SEP> 1,2 <SEP> 104 <SEP> 1,1 <SEP> 104 <SEP> 9,2 <SEP> 103 <SEP> 1,1
<tb> t(h) <SEP> = <SEP> 210 <SEP> h <SEP> T=110 C
<tb> 
 
 EMI22.3 
 a) n L-LA x 144 Mnth =-------------niPrOII+3xnAI (OiPr) 3



    <Desc / Clms Page number 1>
 



   "Semi-continuous production of polylactides by opening the lactides cycle obtained from lactic acid derivatives"
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention relates to a semi-continuous process for the production of polylactides from lactic acid derivatives. More specifically, the lactic acid derivatives are converted into lactide in two stages, namely the condensation of lactic acid derivatives in the form of oligomers of low degree of polymerization (DP 2), followed by a cyclization reaction. The lactide thus obtained is purified by fractional distillation and / or selective precipitation, recrystallized and dried. The controlled polymerization of the cyclic dimer is initiated by metal alcoholates and more particularly by aluminum alcoholates.

   According to the invention, a true macromolecular engineering of the polylactides is obtained as evidenced by the control of the molecular mass by the initial molar ratio monomer / initiator, the control of the distribution of molecular mass and of the nature of the chain ends by the choice of l metal alcoholate and temperature, and control
 EMI1.1
 the degree of racemization from 0 to 100% by the initial lactide composition.



  0 AREA OF THE INVENTION
Following the growing problem of the accumulation of plastic waste in public landfills, various site remediation strategies have emerged, among which the most widespread are the burial of waste in the ground, incineration and recycling partial. The development of landfills
 EMI1.2
 biologically active and composting have the advantage of accelerating the c ID degradation process. Unfortunately, only a limited number of

  <Desc / Clms Page number 2>

 conventional thermoplastics has the degradability criteria satisfactory to the generalization of these techniques.



   This situation explains the interest shown by the scientific and industrial world in the development of intrinsically biodegradable polymers such as cellulose-based biopolymers, polyesters of bacterial origin (BIOPOL) or even synthetic aliphatic polyesters, namely: poly- e-caprolactone (PCL), polyglycolide (PGA) and polylactides (PLA) whose hydrolysis products can be metabolized.
 EMI2.1
 



  1
Biodegradable polymers can replace conventional plastics in many applications such as food packaging and the production of articles for household use, provided there is a real match between the conditions of use and the physicochemical resistance of these materials.



   On the sidelines of this mass market, synthetic aliphatic polyesters have acquired real recognition in the biomedical field, taking advantage of their excellent mechanical properties, their biodegradability and above all their biocompatibility. In surgery, the synthesis of these polyesters has contributed to the development of biomaterials which are used as suturing elements or as supports intended to facilitate cell and bone regeneration following a fracture or trauma (pins, prostheses, ...). In chemotherapy and galenical formulation, synthetic polyesters allow in particular to finely regulate the speed of release of an active principle according to a wide variety of mechanisms.

   They are the basis of controlled and prolonged-release systems, the main advantages of which are to eliminate the undesirable effects linked to patient compliance, to maintain an optimal concentration of active principle in the plasma for a programmable period of time or, avoid the passage into the general circulation of drugs whose toxicity threshold is close to the therapeutic threshold thanks to targeting of the release near the injured areas (implants, injection of microspheres). In general, for these materials called upon to fulfill temporary functions, the concept of biodegradation is an additional advantage. If these materials are absorbed by the body after healing of the injured tissue, a second surgery is avoided.

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   In response to the need for biodegradable polymer materials both in terms of mass distribution and highly specialized products, the present invention relates to a process for the production of polylactides from lactic acid and lactic acid derivatives.



   It is now recognized that the ring-opening polymerization of lactones and lactides is the most suitable synthetic route for obtaining the corresponding polyesters. Indeed, the traditional method of polycondensation of co-hydroxycarboxylic acid requires high temperatures and very long reaction times to ultimately obtain only low molecular weight products. The polymerization by ring opening can, for its part, overcome the majority of these drawbacks. Among all the initiators envisaged to date, the organometallic derivatives of transition metals or of metals of families III and IV are the most used.

   Thus, tin carboxylates and more particularly tin bis (2-ethylhexanoate), also called tin octoate (SnOct), are most often cited as catalysts for the polymerization of lactides (MASANOBU A. et al. Citsui Toatsu Chemicals, Inc.) JP 04,331, 256; GRUBBER P. R. et al. (Cargill Inc.) US
 EMI3.1
 5, 142, 023; SINCLAIR (Battelle Mem. Inst.) W09204, 413; GRIJPMA D. et al. WO9204, 393; DAHL1LA. NN J. et al. DD285, 363, including references cited in these patents).



   However, it has recently been demonstrated that SnOct2 and most organometallic derivatives such as halides (KRICHELDORF H. R. et al., Eur.



  Polym. J., 25. 585 (1991)), oxides (KRICHELDORF H. R. et al., J.



    Macromol. Sc.-Pure Appl. Chem., AU (6, 7), 441 (1993)), aryls (KOHN FE et al., J. Appl. Polym. Sc., 22, 4265 (1987)) and metal carboxylates (ZHANG X. and al., Polym. Bull., 21, 623 (1992)) behave like catalysts whereas the true initiators are impurities present in the polymerization medium and carrying hydroxyl functions such as water and non-cyclic derivatives derived of the oligomerization of lactic acid (DAHLMANN J. et al., Acta Polymer, 44, 103 (1993)) (Equ. 1). Consequently, the polymerizations are not very reproducible and the possibilities of controlling the molecular parameters very limited.
 EMI3.2
 



  Ce 0 (yr li Il 0 MeyC, -o SnO MOyC, O "". K ", 0 0 Me CI% 0 snoct Nie u% \ 0 0. AO CCH (Me) '0-CH (Me) -OHltlII15nOet 0 A - O "-cAMe il Me! T tt Il Il with R = H or alkyl radical tli

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In contrast, metal alcoholates have proven to be very effective in initiating the polymerization of different lactones and lactides according to a "coordination-insertion" mechanism during which the acyl-oxygen bond of the monomer is selectively broken (KRICHELDORF HR et al., Macromolecules , 21, 286 (1988)). The acid hydrolysis of the metal-oxygen bond leads to the formation of polyester chains terminated at one of their
 EMI4.1
 ends, by a hydroxyl function, and at the other end, by an ester group whose radical-R-comes from the initiator (Equ. 2).
 EMI4.2
 



  XnM ¯ R 'O O 0 Ô J! t tt / il il Me cl, 0 X, M-OR Me cl, 0 0 0 y ROe-CH (Me) -O- (L-CH (Me) -O-MX, OK-Coordination 'C "Me Insertion Il li OO HO o, 0 ----- ROC-CH (Me) OC-CH (Me) -OH with R = alkyl radical [2]
 EMI4.3
 Given the fragility of aliphatic ester links, it is necessary to avoid inter- and intramolecular transesterification reactions which can lead to the widening of the distribution of molecular weights and to the formation of cyclic and linear oligomers (Equ. 3 ). In this regard, the nature of the initiator metal is of paramount importance as evidenced by the relative reactivity of the following metal alcoholates with respect to the reactions of
 EMI4.4
 transesterification: Al (OR) 3 <Zn (OR) 2 <Ti (OR) 4 <R2'Sn (OR) 2 <Sn (OR) 4 'In ¯> <Sn (OR) 4.

   In agreement with these observations, the use of aluminum alcoholates and zinc made it possible to control the polymerization of ring opening in solution (TEYSSIE Ph. Et aL, BB8900527; BARAKAT 1. et7., Macromolecules, 24, 6542 (1991)).

  <Desc / Clms Page number 5>

 
 EMI5.1
 



  Transesténf! cation intermoiécuiau-e 0 0 0 Il Il Il wocoo; MXD wocooco + C- '^^ "' ^" - + 0 Intramolecular transesterification 0 - OMX;, f) ry --- swo-MXn / \ 0 == C! "!" OL f) 00
 EMI5.2
 The present invention describes a process for the mass production of polylactides, by opening-of-lactide polymerization polymerization initiated by the metal alcoholates of the general formula: Alkd-pM [OR] p in which M represents a metal chosen from the group comprising aluminum, zinc, titanium, zirconium and more particularly aluminum and zinc.

   Alk represents an alkyl radical, linear or branched, substituted or unsubstituted, from 1 to 18 carbon atoms. 0-R represents an alcoholate function and d represents the valence of the metal. pd and represents the number of alcoholate functions linked to M. According to an advantageous embodiment of the invention, aluminum isopropylate (M = Al; OR = OiPr; d = p = 3), a commercially available compound with low cost constitutes an initiator of choice for the controlled polymerization of lactides. Let us also point out the advantageous use of zinc dialcoholates (: \ 1 = Zn; d = p = 2) obtained by reaction of diethylzinc and 2 moles of alcohol (ROH) in dilute solution in anhydrous toluene.

   Based on the solubility of the resulting zinc dialcoholates. 3, 2-ethylhexanol (-OR = -O-CH2-CH (CH3) - (CHV3-CHa) and 2-bromoethanol (-OR = -O- (CH2) 2Br) were preferably selected. The dialcoholates present the advantage of being composed of zinc, a trace element of the human body.



   It is well known that there are two optically active forms of lactic acid: L-lactic acid (L-LA) and D-lactic acid (D-LA). These two enantiomers

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 can be selectively prepared by a fermentation process. Lactides, cyclic dimers of lactic acid, come in three diastereoisomeric forms depending on whether they consist of two molecules of Dlactic acid: D-lactide (D-LD), of two molecules of L-lactic acid: L-lactide (LLD), or an L-lactic acid molecule and a D-lactic acid molecule: meso (D, L) -lactide.

   Note that we frequently encounter a racemic mixture of D- and L-lactides called (D, L) -lactide (D, L-LD) and characterized by
 EMI6.1
 a melting point (Tf = 126 C) higher than that of the pure L- and DLD isomers (Tf = 97 C) (Equ. 4).
 EMI6.2
 



  - o-c H, / \, H r 0, H, C / \ CH,. C C .-- -CH (CH3) -C-0-h --- CC H3C \ / CH3 \ -o '') c- / "oe 0 / L-LD PLA semi-cristallia D-LD (T g = 55OC, T m = 170oC) 0- HsC / \ H Racemate (D, L) -LD or amorphous PLA "Q cH (50% L-LD + 50% D-LD) (Tg = 60 C) H" \ / CH3 Os CO C- meso-LD
 EMI6.3
 Lactides are generally prepared in two stages, namely the condensation of lactic acid in the form of oligomers, followed by a depolymerization reaction. Currently, there are two main methods of lacticde production which are distinguished mainly by the average degree of polymerization (DP) of the lactic acid oligomers produced during the condensation stage.



   The first technique consists in extracting water from an aqueous solution of lactic acid until obtaining on average decamers of lactic acid (DP = 10).



  Then, these oligomers should be depolymerized at high temperature (T 2300C) in the presence of a Lewis acid catalyst under reduced pressure (5 mb)
 EMI6.4
 (TSUYOSHI E. et al., Mitsui Toatsu Chem., JP05, 105, 745) or under a nitrogen flow (BHATIA K. K. et al., DuPont de Nemours, W092 06969; US 5, 023,349). This process is carried out under drastic conditions which, on the one hand, prove

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 expensive and, on the other hand, influence the optical purity of the lactide (high percentage of meso-LD following racemization reactions). The use of a thin-film type reactor, which is particularly effective in the evaporation processes, does not bring any significant improvement (BHATIA K. K. et al., DuPont de Nemours, WO9302075).



   The second method uses an oligomer of DP = 2 which can be cyclized into lactide under conditions which are all the more mild as an aromatic solvent is used to extract the lactide from the reaction medium (T = 200 C, P = 75-100 mb ) (SINCLAIR RG et al., Battelle Memorial Institute, W09205167). Besides the presence of a solvent with a high boiling point, the main drawback of this process lies in the formation of oligomers too rich in lactic acid. The latter is found in a non-negligible amount in the lactide and must be eliminated in order to obtain a lactide capable of being polymerized by ring opening.



   Taking into account the mode of preparation of lactides, the crude product is contaminated by significant amounts of water, lactic acid (LA), lactoyllactic acid (L2A) (or other condensation products) and meso lactide generated following racemization reactions. As previously discussed, these compounds are capable of disrupting the polymerization of LD. When metal alcoholates are used as initiators, the carboxylic acid groups and water react with the metal alcoholate functions to give aluminum salts. Like tin octoate, these aluminum salts can play the role of catalyst while the true initiators are compounds carrying the hydroxyl group (Equ. 5).

   If now, a mixture of metal alcoholate and hydroxyl functions is assumed, the latter will initiate ring-opening polymerization in the same way as the metal alcoholate groups. This behavior results from an alcohol-alcoholate exchange reaction generally faster than the kinetics of propagation of the polyester chains (JACOBS C. et al.,: Macromolecules, 24 (11), 3027 (1991)) (Equ. 5) . Finally, if the amount of contaminants is excessive, no polymerization is observed. Consequently, it is necessary to carefully purify the lactide before any polymerization.

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 EMI8.1
 



  + R'-COOH + H2U XnM-OOCR '-.------- X. M-OR! -,' X. MO-MX, () OJR (3) -R-OH (1) -2 R-OH (4) + R'-OH i XnM-OR + R'-OH XnM-OR '+ R-OH (2) with (1) and (2) = initiators 51 (3) and (4) = catalysts
 EMI8.2
 [5] In this perspective, various procedures have been reported, among which the repeated recrystallization of the monomer (BELLIS HE et al., DuPont de Nemours, W09200292; BHATIA KK et al., DuPont de Nemours, W09302075) of an aromatic non-solvent (SINCLAIR RG et a7., Batelle Mem. Inst., W09205167) and treatment with basic desiccants (KHODZHEMIROV VA et al .. USSR SU1, 625, 876).



   The present invention describes a process for producing lactide from an aqueous solution of lactic acid. This process consists in producing a DP 2 oligomer in a short-path type evaporator. Compared to conventional evaporators, the use of this device not only makes it possible to reduce the reaction time and temperature, but also to obtain a lactoyllactic acid (L2A) practically free of lactic acid (LA). The cyclization step is carried out in a thin layer type reactor characterized by a maximum heating and exchange surface. We therefore avoid the disadvantages of the two methods described in the literature.

   The cyclization of lactoyllactic acid into lactide, as well as the subsequent stages of recovery and purification, were carried out under reduced pressure or under nitrogen flow. In the latter case, nitrogen is used as the carrier gas to extract the lactide generated in the thin layer type reactor and to transport it in a chosen solvent which insolubilizes the lactide and solubilizes the impurities (LA, LnA with n 2 and H20 ). The crystallized lactide is filtered and dried.

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 When working under reduced pressure, the lactide vapors are extracted from the thin layer reactor and purified successively by distillation
 EMI9.1
 fractional and selective condensation.

   This purification process differs from the traditional D methods by its efficiency in continuously separating all the compounds extracted from the thin layer type reactor, namely: - lactoyllactic acid (LA), and other lactic acid oligomers (LnA) with n> 2) high boiling point by fractional distillation at the outlet of the thin layer type reactor; - lactide (LD) by selective condensation at the outlet of the distillation column; - lactic acid (LA) and water maintained in vapor form by a judicious choice of the temperature of the condenser.



   Compared to the process, in two successive stages, of condensation (LD and LnA with n> 2 condensed) and of lactide distillation (LD) (DRYSDALE N. E.



  (Du Pont de Nemours) US 5, 236, 560), the present invention makes it possible to recover a lactide of higher degree of purity by means of a single selective distillation-condensation step in favor of the energy balance.



  DESCRIPTION OF THE INVENTION
The subject of the present invention is the conversion of lactic acid or lactic acid derivatives to polylactides, the latter comprising poly L-lactide, poly D-lactide, poly (D, L) -lactide and polyesters resulting from the copolymerization of D-, L- and (D, L) -lactides. The process described includes the control of molecular parameters such as molecular mass and molecular mass distribution, via the controlled polymerization of lactides initiated by metal alcoholates. As shown in Figures 1 and 2 diagramming the strategy of the method, the present invention comprises several successive steps.



   The starting reagents consist of a lactic acid solution of concentration between 50 and about 100% and, preferably, an aqueous solution of lactic acid 88%. An alternative solution is to use lactic acid esters such as ethyl lactate. The lactic acid derivatives are transferred to a short-path type evaporator where they are concentrated in

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 eliminating water or ethanol until reaching a concentration close to 110% and an average degree of polymerization (DP) of between 2 and 3. These low viscosity lactic acid oligomers are then transferred to a type reactor thin layer.



   In this reactor, the step of cyclization of the oligomers of DP 2 into lactide takes place after the optional addition of an organometallic catalyst recommended for the transesterification reactions. The most commonly cited catalyst is tin octoate. The cyclization reaction can be carried out under reduced pressure or under a flow of nitrogen.



   When the cyclization of the lactic acid oligomers into lactide is carried out under reduced pressure, the thin layer type reactor is overcome
 EMI10.1
 successively a distillation column fitted with a packing and a Z> CP condenser. In this process, the high boiling ester compounds, i.e. lactoyllactic acid (L2A) and lactic acid oligomers (LnA with n> 2), are condensed at column level distillation at a temperature and a pressure such that only lactic acid, lactide and water are maintained in vapor form. Subsequently, the lactide is separated from the lactic acid and the residual water by selective condensation.



   When the cyclization of the lactic acid oligomers into lactide is carried out under nitrogen flow, the thin layer type reactor is directly connected to a reserve of lactide non-solvent in which the supported flow of crude lactide is bubbled. The lactide non-solvent is chosen so that lactic acid (LA), lactoyllactic acid (L2A), lactic acid oligomers (LnA with n> 2) and water are soluble. Preferably, this solvent is isopropyl ether. Subsequently, the lactide is recovered by filtration, washing with isopropyl ether and dried.



   Under the conditions of temperature, pressure and nitrogen flow rate which will be described later in the examples, any racemization reaction of lactic acid is avoided. The yield of each stage of the lactide production process from lactic acid is optimized by recycling lactic acid (LA), lactoyllactic acid (L2A) and lactic acid oligomers (LnA with n> 2) , as shown in Figures 1 and 2.

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   For certain applications requiring an increased degree of purity, the traces of protic impurities present in the lactide, such as water and lactic acid, must be eliminated by recrystallization. Among the solvents commonly used for this purpose (benzene derivatives, ethyl acetate, ...), toluene solubilizes lactide at 60 C, crystallizes it at room temperature and allows its ultimate drying by distillation of the toluene-water azeotrope .



   The purified lactide is introduced into a batch type reactor where the bulk polymerization is initiated by the metal alcoholates of the general formula:
Alkd. p-M [OR] p in which M represents a metal chosen from the group comprising aluminum, zinc, titanium, zirconium and more particularly aluminum and zinc. Alk represents an alkyl radical, linear or branched, substituted or unsubstituted, from 1 to 18 carbon atoms. O-R represents an alcoholate function and d represents the valence of the metal. p S d and represents the number of alcoholate functions linked to M.

   According to an advantageous embodiment of the invention, aluminum isopropylate (M = Al; 0-R = OiPr; d = p = 3), a commercially available compound at low cost, constitutes an initiator of choice for controlled polymerization lactide. Let us also point out the advantageous use of zinc alcoholates (M = Zn, d = p = 2) obtained by reaction of diethylzinc and 2 moles of alcohol (R-OH) in dilute solution in anhydrous toluene. Based on the solubility of the resulting zinc dialcoholates, 2-ethylhexanol and 2-bromoethanol were preferably selected. Other details and particularities of the invention will emerge from the description given below, by way of nonlimiting examples, of some embodiments of the invention.

   More particularly, it is possible to add Lewis bases to the initiator as polymerization activators, for example pyridine derivatives, and / or aliphatic alcohols as transfer agents, for example mono-, di- or multihydroxylated.



    EXAMPLE 1 Concentration and Condensation of Lactic Acid in a Type Aort evaporator

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An 88% aqueous solution of L-lactic acid continuously feeds a UIC KD-6 "short-path" glass evaporator with an evaporation and condensation surface of 0.06 m2. During a first concentration step, an L-lactic acid with a concentration of around 100% is recovered at the outlet of a first evaporator with a yield varying from 62 to 95% depending on the experimental conditions given in Table I. This solution concentrated lactic acid is directly transferred to a second evaporator with the same surfaces.

   The condensation into oligomers of low degree of polymerization (DP 2: 2) is carried out at the temperatures, reduced pressure, and flow rate mentioned in Table II, in the presence or not of an esterification catalyst. Products not condensed in the evaporators are recycled
 EMI12.1
 so as to optimize the overall lactide yield.



  0 E. ËZSjaZe-J?. 'Cyclisation des oli'o. mothers lactic acid (LnA with n 22) into lactide (LD) in a thin layer reactor.



   A solution of L-lactic acid oligomers (LnA or n 2: 2) with a concentration between 105 and 115% is continuously transferred from the second short-path type evaporator to a thin layer glass reactor Normschliff with an evaporation surface equal to 0.02 m2. Under the experimental cyclization conditions set out in Table III, in the presence or absence of an esterification catalyst, the vapor phase collected at the outlet of the reactor is condensed in order to determine its composition by volume exclusion chromatography and non-aqueous titration . Oligomers of high boiling lactic acid that have not been volatilized with L-lactide vapors are recycled to
 EMI12.2
 optimize the overall lactide yield.



  CD E. rymple. ? cleavage of the lactic oc / c oligomers into lactide and fractional distillation of the lactide A solution of oligomers of L-lactic acid (LnA with n 2: 2) of 111% is transferred continuously from the second “short-path” evaporator in a thin layer glass reactor at a flow rate of 20 g / h. After cyclization at 190 ° C. under a pressure of between 1 and 10 mb, the high boiling point oligomers are directly separated from the lactide by fractional distillation.

   The distillation column connected to the outlet of the reactor is maintained at a temperature between 110 and 132 C (Table IV).

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   EXAMPLE 4 Cyclization of the Lactic Acid Oligomers into Lactide, Fractional Distillation and Selective Condensation of the Lactide
A 111% solution of L-lactic acid oligomers (LnA with n 2) is continuously transferred from the second “short-path” type evaporator into a
 EMI13.1
 thin layer glass reactor at a flow rate of 20 g / h.

   After cyclization at 190 ° C. under a reduced pressure of between 5 and 10 mb, the high boiling point oligomers are directly separated from the lactide, lactic acid and water mixture by fractional distillation at 120 ° C., while the lactide is separated from the water and lactic acid by selective condensation at a temperature between 80 and 100 C (Table V).



  Example 5: Cyclization of lactic acid oligomers into lactide and selective crystallization of lactide under nitrogen flow
A 111% solution of L-lactic acid oligomers (LnA with n 2) is transferred continuously from the second evaporator of the "short-path" type into a reactor of the thin layer type at a flow rate of 20 g / h. After cyclization at. 220 C under nitrogen flow (120 Nl / h), the vapor phase entrained by the nitrogen flow is bubbled into 1000 ml of isopropyl ether. The L-lactide is recovered by filtration and drying with a yield of 48% and a purity of 98.9% and 99.4% determined respectively by HPLC and GPC. Residual acidity is 4.1 m
 EMI13.2
 eq / mole. eq / mole.



  E. vemi2k 6: Recrystallization of lactide from anhydrous toluene
Starting from the L-lactide prepared according to the procedure described in Example 5, recrystallization from toluene previously dried on a 4 A molecular sieve leads to an L-lactide of purity greater than 99.99% as determined by capillary gas chromatography containing less than 1.8 m eq of water / mole (Karl-Fischer titration) and 10-2 m eq of residual acidity / mole (non-aqueous titration). Recrystallization conditions: 200 g of L-lacticle are dissolved at 60 C in 1 l of anhydrous toluene and recrystallized at 4 C. The lactide is recovered by filtration and dried under reduced pressure.
 EMI13.3
 



  E EyMle 7: Homopolymerization of L-LD initiated by -ethyl he. ranola te) zinc h eya n ola te) zin c

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   7.a. Preparation of the initiator
 EMI14.1
 In a 2-tube flask, previously dried, a 10-2 M solution of 2-ethylhexanol (previously dried on Cash2 and distilled) in 100 ml of anhydrous toluene is prepared, under an inert atmosphere (N2). After having fitted the flask with an oil valve, 0.5 equivalent of diethyl zinc is introduced into anhydrous toluene. The ethane formed is allowed to escape overnight at room temperature.



    7. Homopolymerization of L-LD
100 g of L-lactide and 33.4 ml of the initiator prepared in 7a are successively introduced into a 300 ml "batch" type reactor. After evaporation under reduced pressure of the solvent, the polymerization is carried out at 125 ° C. under an inert atmosphere (N2). The kinetics of polymerization is shown in FIG. 3.
 EMI14.2
 e 8: Homopolymerization of L-LD initiated by aluminum isopropylate 8. a. Preparation of the initiator
The 10-1 M aluminum isopropylate solution is prepared by dissolving 2.04 g of freshly sublimated aluminum isopropylate in 100 ml of anhydrous toluene. The exact titer of the solution is determined by complexometric back titration.
 EMI14.3
 



  8. b. Homopolymerization of L-LD 100 g of L-lactide and 3.34 ml of the initiator prepared in 8a are successively introduced into a 300 ml "batch" type reactor. After evaporation under reduced pressure of the solvent, the polymerization is carried out at 110 or 1250C under an inert atmosphere (N2). The polymerization kinetics are represented in FIG. 4.



  8.c. Effect of the initial monomer / initiator ratio

  <Desc / Clms Page number 15>

 
L-LD aluminum isopropylate by ring opening at the acyl-oxygen bond according to the so-called "coordination-insertion" mechanism (Equ. 2). This results in a-isopropyl ester, co-hydroxyl chains, the molecular mass of which is automatically determined by the initial monomer / initiator molar ratio (FIG. 5):

   it increases proportionally with this molar ratio by obeying the characteristic equation of living polymerizations (Equ. 6).
 EMI15.1
 where Mn = number-average molecular mass of polylactide [LD] o = molar concentration of lactide [Al (OiPr) 3] = molar concentration of aluminum isopropylate (MM) = molecular mass of lactide x = rate of conversion of lactide to polylactide (%)
 EMI15.2
 [6] Whatever the initial monomer / initiator molar ratio, the polyolecularity of the poly L-lactides is between 1, 2 and 1, 4.



  Eyemple 9: Homopolymerization of L. LD initiated by aluminum h'sopropylate activated by the presence of a Lewis base
According to the procedure described in Examples Sa and Sb, the homopolymerization of L-LD is initiated by an equimolar mixture of aluminum isopropylate and 4-picoline (previously dried over BaO and
 EMI15.3
 distilled). The polymerization kinetics at 110 C is shown in Figure 6.



  '. Ye / n / 7 / e. '. . mo'oTTnarj '. s'o. not <e L-L-D a-morcee with aluminum isopropylate in the presence of an inert solvent
According to the procedure described in Examples 8a and Sb, the homopolymerization of L-LD is initiated by aluminum isopropylate in the presence of 10% by weight of o-xylene (previously dried over CaH2 and distilled).



  The polymerization kinetics at 1250C is shown in Figure 7.

  <Desc / Clms Page number 16>

   EXAMPLE 11 Homopolymerization of L. LD Initiated by a Mixture of Aluminum Isopropylate and of a Hydroxy Compound
According to the procedure described in Examples 8a and 8b, the homopolymerization of L-LD is initiated by a mixture of aluminum isopropylate and isopropanol (102 [iPrOH] / [Al (OiPr) 3] 103) . Based on the results presented in Table VI, the molecular weight of the polylactides decreases proportionally with the relative amount of isopropanol. The number of active sites initiating the polymerization is equal to the total number of isopropoxide groups, ie n iPrOH + 3 n Al (OiPr) 3.

   Polymolecularity of
 EMI16.1
 polylactides is remarkably narrow (Mw / Mn - 1, 1).



  Eyelnple 12: Copolymerization of L-LD and (D, L) -LD initiated by aluminum isopropylate According to the procedure described in Examples 8a and 8b, a mixture of 0 L-LD and (D, L). LD (50:50) is initiated at 1320C by aluminum isopropylate for two initial monomer / initiator molar ratios of 2600 and 12. 30. The
 EMI16.2
 kinetics of polymerization are shown in Figure 8.



  0

  <Desc / Clms Page number 17>

 Table 1: Concentration of LA 88% lactic acid in LA 100% in a VIC short-path evaporator (0.06 m2)
 EMI17.1
 
 <tb>
 <tb> LA <SEP> Temperature <SEP> (OC) <SEP> Pressure <SEP> Debit <SEP> Yield <SEP> Acidity <SEP> Tot.
 <tb>



  (1) <SEP> (2) <SEP> (mb) <SEP> (g / h) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (3)
 <tb> 88% <SEP> 125 <SEP> 18 <SEP> 130 <SEP> 325 <SEP> 62 <SEP> 97
 <tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 80 <SEP> 600 <SEP> 81 <SEP> 104
 <tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 720 <SEP> 80 <SEP> 104
 <tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 18 <SEP> 50 <SEP> 950 <SEP> 83 <SEP> 101.9
 <tb> 88% <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 1314 <SEP> 82.5 <SEP> 100.2
 <tb> 88% <SEP> (4) <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 1150 <SEP> 95 <SEP> 105. <SEP> 7
 <tb>
 (1) Film temperature (2) Condenser temperature (3) Determined by titration after saponification reaction (4) LA 88% + 0.25% (wt / wt) Sn (Oct) 2

  <Desc / Clms Page number 18>

 
 EMI18.1
 Your. l) leati Ta b! water 2:

   Oligomerization (LnA, n 2) of LA 102% lactic acid in a VIC "short-th" evaporator (0.06 m2)
 EMI18.2
 
 <tb>
 <tb> LA <SEP> Sn (Oct) 2 <SEP> Temp. <SEP> (C) <SEP> Pressure <SEP> Debit <SEP> Yield <SEP> Acidity <SEP> Tot. <SEP>% <SEP> n-Mother <SEP> (4)
 <tb> (wt <SEP>%) <SEP> (1) <SEP> (2) <SEP> (mb) <SEP> (g / h) <SEP> (%) <SEP> (%) <SEP> (3) <SEP> Mono- <SEP> Di- <SEP> Tri- <SEP> Tetra- <SEP> Penta-
 <tb> @
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 20 <SEP> 725 <SEP> 18 <SEP> 111.2 <SEP> 1.7 <SEP> 45.3 <SEP> 40.7 <SEP> 12.3 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 725 <SEP> 47 <SEP> 108.5 <SEP> 17.4 <SEP> 52.3 <SEP> 21.

    <SEP> 7 <SEP> 8.5 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 140 <SEP> 18 <SEP> 60 <SEP> 725 <SEP> 58.2 <SEP> 107.8 <SEP> 31.7 <SEP> 47.9 <SEP> 16.1 <SEP> 4.3 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 150 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 730 <SEP> 36.3 <SEP> 109.3 <SEP> 7.1 <SEP> 62.8 <SEP> 21.9 <SEP> 6.1 <SEP> 2.4
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 740 <SEP> 34 <SEP> 112.1 <SEP> 3.1 <SEP> 57 <SEP> 28.5 <SEP> 8.8 <SEP> 2.6
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 510 <SEP> 18.2 <SEP> 111.9 <SEP> 2.9 <SEP> 50.4 <SEP> 33.1 <SEP> 10. <SEP> 7 <SEP> 2.9
 <tb> 102% <SEP> 0 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 870 <SEP> 26.4 <SEP> 109.7 <SEP> 3.4 <SEP> 60.9 <SEP> 27 <SEP> 8.6 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 18 <SEP> 40 <SEP> 940 <SEP> 37.8 <SEP> 108.7 <SEP> 6.6 <SEP> 63.8 <SEP> 22.4 <SEP> 7.1 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 620 <SEP> 47.

    <SEP> 6 <SEP> 109.7 <SEP> 8.5 <SEP> 55. <SEP> 8 <SEP> 27.3 <SEP> 8.5 <SEP> 0
 <tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 960 <SEP> 19.2 <SEP> 112.2 <SEP> 2.7 <SEP> 51.1 <SEP> 33.5 <SEP> 9.9 <SEP> 2.7
 <tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 35 <SEP> 1220 <SEP> 33 <SEP> 108.4 <SEP> 8.5 <SEP> 56.6 <SEP> 25.5 <SEP> 7.1 <SEP> 2.4
 <tb> 102% <SEP> 0. <SEP> 31 <SEP> 160 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 1220 <SEP> 25.5 <SEP> 114 <SEP> 8. <SEP> 7 <SEP> 56 <SEP> 25. <SEP> 6 <SEP> 7.2 <SEP> 2.

    <SEP> 4
 <tb> 102% <SEP> 0.31 <SEP> 170 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 980 <SEP> 22 <SEP> 115.8 <SEP> 2.8 <SEP> 47.6 <SEP> 34.8 <SEP> 11.2 <SEP> @, 6
 <tb>
 (1) Film temperature (2) Condenser temperature (3) Determined by titration after saponification reaction (4) Determined by volume exclusion chromatography (CPC)

  <Desc / Clms Page number 19>

   Table 3:

   Cyclization of the oligomer (LnA, n # 2) into lactide (LD) in a Normashliff thin layer reactor (0.02 m2)
 EMI19.1
 
 <tb>
 <tb> LA <SEP> Sn <SEP> (Oct) <SEP> 2 <SEP> Temp. <SEP> Pressure <SEP> Debit <SEP> Yield <SEP> Composition <SEP> LD (3)
 <tb> Composition <SEP> (3) <SEP> (%)
 <tb> (wt%) <SEP> (C) <SEP> (mb) <SEP> (g / h) <SEP> (1) <SEP> (%) <SEP> LA-LD <SEP> L2A <SEP> L3A <SEP> L4A <SEP> (%)
 <tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 34.2 <SEP> 40. <SEP> 6 <SEP> 46 <SEP> 50.5 <SEP> 2 <SEP> 1.5 <SEP> 34
 <tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 20 <SEP> 30.8 <SEP> 17.3 <SEP> 61. <SEP> 8 <SEP> 32.7 <SEP> 3 <SEP> 2.5 <SEP> 51.2
 <tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0 <SEP> 190 <SEP> 30 <SEP> 40. <SEP> 3 <SEP> 8.6 <SEP> 81.1 <SEP> 18.2 <SEP> 0.7 <SEP> 0 <SEP> 57
 <tb> 109.

    <SEP> 00% <SEP> 0.2 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 34.1 <SEP> 43.6 <SEP> 40.4 <SEP> 54.3 <SEP> 3.2 <SEP> 2.1 <SEP> 30
 <tb> 110. <SEP> 90% <SEP> 0.5 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 35 <SEP> 42.5 <SEP> 36.8 <SEP> 59.5 <SEP> 2.5 <SEP> 1.2 <SEP> 26.3
 <tb> 109. <SEP> 00% <SEP> 1 <SEP> 190 <SEP> 15 <SEP> 35.6 <SEP> 50 <SEP> 46.4 <SEP> 49.3 <SEP> 2.9 <SEP> 1.4 <SEP> 34
 <tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 190 <SEP> 10 <SEP> 29.1 <SEP> 66.4 <SEP> 91.4 <SEP> 5.7 <SEP> 1.4 <SEP> 1.4 <SEP> 57
 <tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 180 <SEP> 10 <SEP> 29.2 <SEP> 57.3 <SEP> 85.4 <SEP> 11.6 <SEP> 0.1 <SEP> 0.2 <SEP> 58
 <tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 180 <SEP> 1 <SEP> 35.1 <SEP> 82.1 <SEP> 19.9 <SEP> 55 <SEP> 23.3 <SEP> 1.8 <SEP> 7
 <tb> 114. <SEP> 60% <SEP> 1 <SEP> 170 <SEP> 1 <SEP> 23.

    <SEP> 6 <SEP> 75.6 <SEP> 22 <SEP> 59 <SEP> 17.7 <SEP> 1.3 <SEP> 9
 <tb>
 (1) Condensate yield = g condensate / g LnA x 0.89 x 100 (2) Determined by volume exclusion chromatography (GPC) (3) Determined by GPC and titration in non-aqueous media

  <Desc / Clms Page number 20>

 Table 4:

   Cyclization of the oligomer (LnA, n # 2) into lactide (LD) in a Normashliff thin layer reactor (0.02 m2) (1) and fractional distillation of LD
 EMI20.1
 
 <tb>
 <tb> Distillate
 <tb> LnA <SEP> (2) <SEP> Pressure <SEP> T <SEP> distillation <SEP> Yield <SEP> (3) <SEP> LD (4)
 <tb> (mb) <SEP> (C) <SEP> (%) <SEP> (%)
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 1 <SEP> 110 <SEP> 50.3 <SEP> 59
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 5 <SEP> 115 <SEP> 31.4 <SEP> 75
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 5 <SEP> 120 <SEP> 49.1 <SEP> 73
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 7 <SEP> 120 <SEP> 41.3 <SEP> 70
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 10 <SEP> 122 <SEP> 26.9 <SEP> 76
 <tb> 111 <SEP>% <SEP> 10 <SEP> 132 <SEP> 51.3 <SEP> 76
 <tb>
 (1) Cyclization conditions: T = 190 C;

   D = 20 glh (2) In the presence of 1 (wt%) Sn (Oct) 2 (3) Yield of the distillate - g distillag / g LnA x 0.89 x 100 (4) Determined by GPC and titration in non-aqueous medium

  <Desc / Clms Page number 21>

   Table 5: Cyclization of the oligomer (LnA, n # 2) into lactide (LD) in a Normashliff thin layer reactor (0.02 m2) (1), fractional distillation (2) and selective condensation of LD
 EMI21.1
 
 <tb>
 <tb> LnA <SEP> (3) <SEP> Pressure <SEP> r <SEP> condensation <SEP> Yield <SEP> (4) <SEP> LD <SEP> Acidity
 <tb> (mb) <SEP> (OC) <SEP> (%) <SEP> GPC <SEP> (%) <SEP> HPLC <SEP> (%) <SEP> residual <SEP> (m <SEP> eq / mol)

  
 <tb> 111% <SEP> 5 <SEP> 80 <SEP> 33 <SEP> 99.5 <SEP> 99.5 <SEP> 5
 <tb> 111% <SEP> 5 <SEP> 90 <SEP> 29 <SEP> 99.8 <SEP> 99.8 <SEP> 3
 <tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 38 <SEP> 98.5 <SEP> 98.2 <SEP> 10
 <tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 100 <SEP> 34 <SEP> 99.8 <SEP> 99. <SEP> 8 <SEP> 1
 <tb> 111% <SEP> 10 <SEP> 110 <SEP> 31 <SEP> 99. <SEP> 9 <SEP> 99. <SEP> 9 <SEP> < <SEP> 1
 <tb>
 
 EMI21.2
 1) <Jondthon of cychsation: T = 190 C; U = zu. u giti (2) T distillation: 1200C (3) in the presence of 1 (wt)% Sn (Oct) 2 (4) Condensate yield = g / condensate / gLnA x 0.89 x 100

  <Desc / Clms Page number 22>

 
 EMI22.1
 Table 6:

   Effect of isopropanol on the polymerization of L-LA initiated by AI (OiPrh and AI (OiPrhA-picoline at 1100C in the absence of solvent)
 EMI22.2
 
 <tb>
 <tb> Mn <SEP> exp
 <tb> System <SEP> initiator <SEP> n <SEP> L-LA <SEP> niPrOH <SEP> n.Al (OiPr) 3 <SEP> Mnth (a) <SEP> Conversion <SEP> x <SEP> Mnthx <SEP> (SEC) <SEP> (NMR) <SEP> Mw / Mn
 <tb> (mole) <SEP> (mote) <SEP> (%) <SEP> (NMR) <SEP> x / 100
 <tb> Al (OiPr) 3.n <SEP> iPrOH <SEP> 4.48 <SEP> 10-2 <SEP> 6.72 <SEP> 10-5 <SEP> 6.72 <SEP> 10-7 <SEP> 1.0 <SEP> 105 <SEP> 50 <SEP> 5.0 <SEP> 104 <SEP> 4.0 <SEP> 104 <SEP> 4.7 <SEP> 104 <SEP> 1.1
 <tb> Al (OiPr) 3.n <SEP> iPrOH <SEP> 3.78 <SEP> 10-2 <SEP> 1.06 <SEP> 10-6 <SEP> 1.06 <SEP> 10-6 <SEP> 5.0 <SEP> 104 <SEP> 60 <SEP> 3.0 <SEP> 104 <SEP> 2.4 <SEP> 104 <SEP> 2.0 <SEP> 104 <SEP> 1.1
 <tb> Al (OiPr) 3.n <SEP> iPrOH <SEP> 3.36 <SEP> 10-2 <SEP> 1.04 <SEP> 10-4 <SEP> 1.04 <SEP> 10-7 <SEP> 5,

  0 <SEP> 104 <SEP> 38 <SEP> 7.6 <SEP> 103 <SEP> 1.5 <SEP> 104 <SEP> 1,2 <SEP> 104 <SEP> 1.1
 <tb> Al (OiPr) 3.n <SEP> iPrOH <SEP> 2.29 <SEP> 10-2 <SEP> 2.08 <SEP> 10-4 <SEP> 2.08 <SEP> 10-7 <SEP> 2.0 <SEP> 104 <SEP> 53 <SEP> 1.1 <SEP> 104 <SEP> 7.3 <SEP> 103 <SEP> 7.7 <SEP> 103 <SEP> 1.1
 <tb> Al (OiPr) 3.4-picoline.n <SEP> iPrOH <SEP> 3.36 <SEP> 10-2 <SEP> 2.58 <SEP> 10-4 <SEP> 2.58 <SEP> 10-7 <SEP> 2.0 <SEP> 104 <SEP> 57 <SEP> 1,2 <SEP> 104 <SEP> 1.1 <SEP> 104 <SEP> 9.2 <SEP> 103 <SEP> 1.1
 <tb> t (h) <SEP> = <SEP> 210 <SEP> h <SEP> T = 110 C
 <tb>
 
 EMI22.3
 a) n L-LA x 144 Mnth = ------------- niPrOII + 3xnAI (OiPr) 3

Claims (15)

REVENDICATIONS 1-La présente invention a pour objet la conversion d'acide lactique (acide Llactique et acide D-lactique) ou de dérivés d'acide lactique en polylactides, ceux-ci comprenant le poly L-lactide, le poly D-lactide, le poly (D, L)-lactide et les polyesters issus de la copolymérisation de D-, L-et (D, L)-lactides. Le procédé relaté inclut le contrôle des paramètres moléculaires tels que la masse moléculaire et la distribution de masse moléculaire, via la polymérisation contrôlée des lactides amorcée par des alcoolates métalliques. CLAIMS 1-The subject of the present invention is the conversion of lactic acid (Llactic acid and D-lactic acid) or of lactic acid derivatives into polylactides, the latter comprising poly L-lactide, poly D-lactide, poly (D, L) -lactide and polyesters resulting from the copolymerization of D-, L- and (D, L) -lactides. The process described includes the control of molecular parameters such as molecular mass and molecular mass distribution, via the controlled polymerization of lactides initiated by metal alcoholates. La présente invention comprend les étapes suivantes : a) approvisionnement d'une solution aqueuse d'acide lactique ou de lactate d'éthyle ; b) condensation de la source initiale d'acide lactique en oligomères de faible degré de polymérisation (DP 2) et d'acidité totale comprise entre 108 et 112 % dans un évaporateur de type"short-path" ; <Desc/Clms Page number 24> c) cyclisation des oligomères de faible degré de polymérisation généré en b) en lactide dans un réacteur de type couche mince ; d) extraction du lactide brut et récupération du lactide purifié sous pression réduite par distillation fractionnée et condensation sélective, ou sous flux d'azote par cristallisation sélective dans un solvant de filtration ;  The present invention comprises the following steps: a) supplying an aqueous solution of lactic acid or ethyl lactate; b) condensation of the initial source of lactic acid into oligomers of low degree of polymerization (DP 2) and of total acidity of between 108 and 112% in an evaporator of the "short-path" type;  <Desc / Clms Page number 24>  c) cyclization of the oligomers of low degree of polymerization generated in b) into lactide in a reactor of the thin layer type; d) extraction of the crude lactide and recovery of the purified lactide under reduced pressure by fractional distillation and selective condensation, or under nitrogen flow by selective crystallization in a filtration solvent; e) purification additionnelle du lactide par recristallisation dans un solvant approprié et séchage par distillation azéotropique solvant-eau ; f) introduction du lactide solide dans un réacteur de polymérisation de type "batch"qui peut recevoir simultanément des comonomères D-et/ou (D, L)lactides, et/ou d'autres additifs tels que des plastifiants, des stabilisants thermiques ou photochimiques ; g) polymérisation contrôlée d'ouverture de cycle des lactides purifiés amorcée par des alcoolates métalliques en présence ou non de bases de Lewis comme activateurs et de dérivés hydroxylés comme agents de transfert.  e) additional purification of the lactide by recrystallization from an appropriate solvent and drying by azeotropic solvent-water distillation; f) introduction of the solid lactide into a “batch” type polymerization reactor which can simultaneously receive comonomers D- and / or (D, L) lactides, and / or other additives such as plasticizers, thermal stabilizers or photochemical; g) controlled opening-ring polymerization of purified lactides initiated by metal alcoholates in the presence or absence of Lewis bases as activators and hydroxylated derivatives as transfer agents. 2-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'acide lactique est soit une solution aqueuse d'acide L-ou D-lactique de concentration comprise entre 50 et 100 %, ou une solution de lactate d'éthyle, et de préférence une solution aqueuse commerciale d'acide lactique 88 %.  2-A method according to claim 1, characterized in that the source of lactic acid is either an aqueous solution of L- or D-lactic acid of concentration between 50 and 100%, or a solution of ethyl lactate, and preferably an 88% commercial aqueous lactic acid solution. 3-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'acide EMI24.1 lactique de la revendication 2 est rapidement condensée sous forme d'oligomère 5 de faible degré de conversion compris entre 2 et 3 dans un évaporateur de type e "short-path". La température et la pression sont, respectivement, comprises entre 140-170 C et 20-60 mbar, de préférence 1600C et 40 mbar pour un débit de 800 à 900 g h-l en présence ou non d'un catalyseur d'estérification tel que l'octoate d'étain (0 à 1, 5 % en poids). Les présentes conditions conduisent à une acidité totale avoisinant 110 % et à un contenu en acide lactique résiduel inférieur à 5 %.  3-A method according to claim 1, characterized in that the source of acid  EMI24.1  The lactic acid of claim 2 is rapidly condensed in the form of oligomer 5 of low degree of conversion of between 2 and 3 in an evaporator of type e "short-path". The temperature and the pressure are, respectively, between 140-170 C and 20-60 mbar, preferably 1600C and 40 mbar for a flow rate of 800 to 900 g hl in the presence or not of an esterification catalyst such as l 'tin octoate (0 to 1.5% by weight). These conditions lead to a total acidity of around 110% and a residual lactic acid content of less than 5%. 4-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les oligomères de faible degré de polymérisation de la revendication 3 sont continuellement transférés dans un réacteur de type couche mince permettant, d'une part, la cyclisation continue en lactide et, d'autre part, l'extraction du lactide brut par vaporisation sous pression réduite. La température et la pression sont respectivement comprises entre 160-200C et 1-20 mbar, de préférence 1900C et 5 mbar pour un débit avoisinant 20.0 g h-l. La cyclisation est améliorée par <Desc/Clms Page number 25> l'addition aux oligomères de la revendication 3, de 0,3 à 1,5 % en poids d'un catalyseur d'estérification, de préférence l'octoate d'étain.  4-A method according to claim 1, characterized in that the oligomers of low degree of polymerization of claim 3 are continuously transferred to a thin layer type reactor allowing, on the one hand, the continuous cyclization to lactide and, on the other part, the extraction of the crude lactide by vaporization under reduced pressure. The temperature and the pressure are respectively between 160-200C and 1-20 mbar, preferably 1900C and 5 mbar for a flow rate around 20.0 g h-l. Cyclization is improved by  <Desc / Clms Page number 25>  adding 0.3 to 1.5% by weight of an esterification catalyst, preferably tin octoate, to the oligomers of claim 3. 5-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les vapeurs de lactide brut de la revendication 4 sont extraites du réacteur de type couche mince sous pression réduite et fractionnées par distillation. Dans ce procédé, les esters de hauts points d'ébullition, c'est-à-dire l'acide lactoyllactique (L2A) et les oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2), sont condensés au niveau de la EMI25.1 colonne de distillation où la température est maintenue entre 100 et 130 C, de préférence 120 C sous une pression réduite de 1 à 10 mbar. Consécutivement, le lactide est séparé de l'eau et de l'acide lactique par condensation sélective entre 80 et 120 C, de préférence 100 C sous une pression réduite de 1 à 10 mbar.  5-A method according to claim 1, characterized in that the crude lactide vapors of claim 4 are extracted from the thin layer type reactor under reduced pressure and fractionated by distillation. In this process, the esters of high boiling points, that is to say lactoyllactic acid (L2A) and the oligomers of lactic acid (LnA with n> 2), are condensed at the level of the  EMI25.1  distillation column where the temperature is maintained between 100 and 130 C, preferably 120 C under a reduced pressure of 1 to 10 mbar. Subsequently, the lactide is separated from the water and the lactic acid by selective condensation between 80 and 120 C, preferably 100 C under a reduced pressure of 1 to 10 mbar. 6-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les oligomères de faible degré de polymérisation de la revendication 3 sont continuellement transférés dans un réacteur de type couche mince permettant, d'une part, la cyclisation continue en lactide et, d'autre part, l'extraction du lactide brut EMI25.2 entraîné sous un flux d'azote. La température est comprise entre 180 et 270 C, de préférence 220 C pour un débit d'alimentation de 20. 0 g. h' et un flux d'azote 1 de 120 Nl/h. La cyclisation est améliorée par l'addition aux oligomere, de la revendication 3, de 0,3 à 1,5 % en poids d'un catalyseur d'estérification, de préférence l'octoate d'étain.  6-A method according to claim 1, characterized in that the oligomers of low degree of polymerization of claim 3 are continuously transferred to a thin layer type reactor allowing, on the one hand, continuous cyclization to lactide and, on the other hand, the extraction of raw lactide  EMI25.2  entrained under a flow of nitrogen. The temperature is between 180 and 270 C, preferably 220 C for a feed rate of 20.0 g. h 'and a nitrogen flow 1 of 120 Nl / h. Cyclization is improved by adding 0.3 to 1.5% by weight of an esterification catalyst, preferably tin octoate, to the oligomers of claim 3. 7-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les vapeurs de lactide brut de la revendication 4 sont extraites du réacteur de type couche mince sous flux d'azote et mises à barbotter dans un solvant approprié, c'est-àdire un non-solvant du lactide dans lequel l'acide lactique (LA), l'acide lactoyllactique (L2A) et les oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2) sont solubles. Un solvant préférentiel est l'isopropylether entre 0 et 20 C. Consécutivement, le lactide est récupéré par filtration et lavé avec de l'isopropyléther.  7-A method according to claim 1, characterized in that the crude lactide vapors of claim 4 are extracted from the reactor of thin layer type under nitrogen flow and bubbled in a suitable solvent, that is to say a no -lactide solvent in which lactic acid (LA), lactoyllactic acid (L2A) and lactic acid oligomers (LnA with n> 2) are soluble. A preferred solvent is isopropylether between 0 and 20 C. Subsequently, the lactide is recovered by filtration and washed with isopropyl ether. 8-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rendement en EMI25.3 lactide des revendications 5 et 7 est optimisé par recyclage de l'acide lactique t > (LA), de l'acide lactoyllactique (L2A) et des oligomères d'acide lactique (LnA avec n > 2) comme présenté dans les figures 1 et 2. tp <Desc/Clms Page number 26> 8-A method according to claim 1, characterized in that the yield of  EMI25.3  The lactide of claims 5 and 7 is optimized by recycling lactic acid t> (LA), lactoyllactic acid (L2A) and oligomers of lactic acid (LnA with n> 2) as shown in Figures 1 and 2. tp  <Desc / Clms Page number 26> 9-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le lactide des revendications 5 et 7 est introduit dans un cristallisoir de type"batch"en vue d'éliminer les impuretés résiduelles, principalement l'eau et l'acide lactique. La purification procède par recristallisations successives du lactide dans un solvant approprié tel que les dérivés benzéniques ou l'acétate d'éthyle. 9-A method according to claim 1, characterized in that the lactide of claims 5 and 7 is introduced into a crystallizer of the "batch" type in order to remove the residual impurities, mainly water and lactic acid. The purification proceeds by successive recrystallizations of the lactide in an appropriate solvent such as benzene derivatives or ethyl acetate. Le toluène est un EMI26.1 solvant préférentiel dans lequel le L-lactide et le (D, L)-lactide sont respectivement solubles à 60 et 85 C, et cristallisent à 4 C. Les impuretés solubles sont éliminées du lactide par filtration tandis qu'un séchage complet du lactide est obtenu par distillation azéotropique toluène-eau.  Toluene is a  EMI26.1  preferred solvent in which the L-lactide and (D, L) -lactide are respectively soluble at 60 and 85 C, and crystallize at 4 C. The soluble impurities are removed from the lactide by filtration while complete drying of the lactide is obtained by azeotropic toluene-water distillation. 10-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le lactide purifié des revendications 5, 7 et 9 est introduit à l'état solide dans un réacteur de polymérisation de type"batch"qui peut recevoir simultanément des comonomères D-et/ou (D, L)-lactides, et/ou d'autres additifs tels que des plastifiants, des stabilisants thermiques ou photochimiques.  10-A method according to claim 1, characterized in that the purified lactide of claims 5, 7 and 9 is introduced in the solid state into a polymerization reactor of "batch" type which can simultaneously receive comonomers D- and / or (D, L) -lactides, and / or other additives such as plasticizers, thermal or photochemical stabilizers. 11-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'addition de comonomères à la revendication 10 permet d'obtenir une large gamme de polylactides allant du poly L-ou D-lactide semi-cristallin aux copolylactides totalement amorphes selon la composition initiale en L-, D-ou (D, L)-lactides.  11-A method according to claim 1, characterized in that the addition of comonomers to claim 10 allows to obtain a wide range of polylactides ranging from semi-crystalline poly L- or D-lactide to fully amorphous copolylactides according to the initial composition in L-, D- or (D, L) -lactides. 12-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la polymérisation des lactides des revendications 10 et 11 est amorcée par des alcoolates métalliques de la formule suivante : Alkd. pM (OR) p où. 1'1 est l'aluminium, le zinc, l'étain, le titane, le zirconium et de préférence l'aluminium et le zinc - Alk est un radical alkyle, linéaire ou ramifié, substitué ou non, de 1 à 18 atomes de carbone - OR représente une fonction alcoolate . d est la valence du métal - p d et est le nombre de fonctions alcoolate liées à M.  12-A method according to claim 1, characterized in that the polymerization of the lactides of claims 10 and 11 is initiated by metal alcoholates of the following formula: Alkd. pM (OR) p where. 1'1 is aluminum, zinc, tin, titanium, zirconium and preferably aluminum and zinc - Alk is an alkyl radical, linear or branched, substituted or not, from 1 to 18 atoms carbon - OR represents an alcoholate function. d is the valence of the metal - p d and is the number of alcoholate functions linked to M. Un amorceur préférentiel est l'isopropylate d'aluminium, disponible commercialement (M = Al ; OR = OiPr ; d = p = 3). <Desc/Clms Page number 27> A preferred initiator is aluminum isopropylate, commercially available (M = Al; OR = OiPr; d = p = 3).  <Desc / Clms Page number 27>   13-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le l'amorceur de la revendication 12 est utilisé conjointement avec des bases de Lewis comme activateurs, p. ex. des dérivés de pyridine, et/ou avec des composés hydroxylés comme agents de transfert, p. ex. 2-éthylhexanol, 12-dodécanol et érythritol.    13-A method according to claim 1, characterized in that the initiator of claim 12 is used in conjunction with Lewis bases as activators, p. ex. pyridine derivatives, and / or with hydroxylated compounds as transfer agents, e.g. ex. 2-ethylhexanol, 12-dodecanol and erythritol. 14-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la polymérisation des lactides est réalisée dans un réacteur de type"batch"avec une agitation mécanique appropriée dans un domaine de température compris entre 110 et 180 C, de préférence entre 110-135 C sous atmosphère inerte (N2)' 14-A method according to claim 1, characterized in that the polymerization of lactides is carried out in a reactor of "batch" type with appropriate mechanical stirring in a temperature range between 110 and 180 C, preferably between 110-135 C under inert atmosphere (N2) ' 15 - Procédé suivant la revendication 1 à 14, caractérisé en ce que une ingénierie macromoléculaire des polylactides est obtenue en jouant sur le rapport molaire monomère/amorceur initial (contrôle de la masse moléculaire), sur la nature du métal et la température (contrôle de la distribution des masses moléculaires) et sur la composition initiale en L-, D-ou (D, L)-lactides (contrôle de la microstructure des chaînes polyesters). 15 - Process according to claim 1 to 14, characterized in that a macromolecular engineering of the polylactides is obtained by playing on the initial monomer / initiator molar ratio (control of the molecular mass), on the nature of the metal and the temperature (control of molecular weight distribution) and on the initial composition of L-, D- or (D, L) -lactides (control of the microstructure of the polyester chains).
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