DE1668993A1

DE1668993A1 - alpha-Glycolid und Verfahren zu seiner Isolierung

Info

Publication number: DE1668993A1
Application number: DE19681668993
Authority: DE
Inventors: Polistina Rocco Albert; Schmitt Edward Emil; Martin Epstein
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1967-06-12
Filing date: 1968-03-05
Publication date: 1972-03-23
Also published as: SE356047B; BE714117A; DE1668993B2; US3457280A; FR1560162A; NL6806492A; DE1668993C3; CH543501A; NL159382B; SE378597B; ES354952A1

Description

D R. I. M MAAS DR. W. G ^r T(FFER ΡΛΙ2 N Γ A ii /vXLTE MÖNCHEN 23 UNGERERSTRASSE 25

American Cyanaraid Company» Wayne, New Jersey, VoSt-

α-Glycolid und Verfahren zu seiner Isolierung

Zusammenfasst* r/ff

Eine isomere Form von praktisch reinem Glycolic! _? die als a-Slycolid bezeichnet wird and durch folgende Merkmale gekennzeichnet ists (1) Ihre Fähigkeit, bei der Polymerisation reproduzierbar ein Polymeres mit gleichsöSSiigeis Molekulargewicht au bilder., aslbst weiin sis atsioepliäriscber Feuchtigkeit ausgesetzt ist· (2) ³A^f©iil€e£iaisrtg. Infraspo^spefertirallinien und-(5) eine Reihe weiterer- woäldefinierts^ physikalischer Eigen« schäften« zum Beispiei Brechusigsindicas, Sffi st aliform und Winkel der optischen Achsen ο Die Isolierung öiessr isusseren'Form-durch gesteuerte Sättigung einss LSsangsmittels «sste^ bestimmten Bedingungen und Umwandlung ins festen gas ta ad.

Die Erfindung bezieht sieh auf &lycsoliös_s die misste Kondensation "ion Glyoolsäure- srhältlicfe sind, sowie siaf ih^. Polymeric sstioasTerhaltsr*-

Die ÜSA-Patentschrifi; 2 SlS 945-- als sisfe, aiii ®in Verfahren

su^ Herstellung von fol^hyfe^S'ressigaäui'esstsrlssaäeRsaten aus

s besi^öt, mni §±s !JSA-f3taa-i;sob2?ift 2 δβ8 152,

die sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polyhydroxyessigsäureestern aus Glycolid bezieht, entsprechen dem nächßten Stand der Technik, In der letztgenannten Patent schrift wird das Problem der Herstellung von Polymeren glsleher Beachaffenheit aus Glycolid» das atmosphärischer Feuchtigkeit ausgesetzt war_? aufgezeigt und die Notwendigkeit der Verwendung von trockenem Glycolid betont.

Wie aus der USA-Patentschrift 2 585 427 bekannt, ist Hydroxyessigsäure, die auch als Glycolsäure bezeichnet wird₉ zu verschiedenen Kondensationsreaktionen unter Austritt ¥cn. Wasser uwä unttr Bildung mehrerer veysjhiedsner Produkte fähig," Sc können 2 Moleküle unter Austrl'iS τοη 2 Mole-= k'ilea Wasser eis GlycoliS konöensieran, einer Verbindung mit eiceiä 6-glieöriges ling der Formel QjMzOa. und folgender

*T *T *T

•0 _.—- CH₂

Bsi snderen Koü#ensationsreaktionen in der Wärme und im Vakuum in Gegenwart eines Katalysators wsräen aus Hydroxysasig

203113/17 83

IAD ORIGINAL

säure Polyhydroxyeseigsäureesterkonäensate der Formel

0 0

Il «

Hf O-CH₂ -C-O-CH₂-C-) _n0H

worin η eine ein Polymeres kennzeichnende große ganze Zahi bedeutet, gebildet, Bei den bereitB genannten Reaktionen wird als Nebenprodukt Glycolid in großen Mengen gebjlde?- f Das durch Kondensation gebildete Glycolid kann chemisch gereinigt und durch Kristallisation aus Äthylacetat gewonnen werden· Das erhaltene Produkt kann jedenfalls als chemisch rein bezeichnet werden, doch ist es, wie im Rahmen" der Erfindung festgestellt wurde, nicht isomerenreir-.

Unfcer "cheaisch rein⁰ ist das praktisch vniXstä&dige Fehisn anderer Substanzen als Glycsslide der Formel Ο^Η,Οφ zv ^°rstehenc Unter "ieomerenrein" fet das Vorliegen einer sps^ifi^ sehen Isomerenform unter praktisch Tölligem Ausschluß anderer Formen zu verstehen

Bei einem bekannten Verfahren zur Polymerisation von chemisch reinem und trockenem Glycolid, das in der USA-Patentschrift 2 668 162 beschrieben ist, wird die Crlycolidzusammensetzung in einem geschlossenen Reaktionsgefäß in einer Stickstoffatmosphäre in G"»enwart, vor Antimontrioxyd oder einem Antimon-

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trihalogenid erwärmt» Unter derartigen Bedingungen lassen eich Folynere mit Sehemlzviskoßitäten von bis zu 50 000 Poise erhalten. Wenn dagegen das Glycolid nicht trocken ist9 werden im allgemeinen Polymere mit Sehmelzviskositäten von unter 400 Poise gebildet. Zum Extrudieren der gebildeten Polymeren zu Fasern und Filmen mUseen die Schmelzviskositäten wenigstens 400 und nicht mehr als 27 000 Poise gemessen bei 245⁰C betragen, der gleichen Temperatur, bei welcher die oben angegebenen Viskositäten bestimmt wurden.

Bei der Durchführung des aue der USA-Patentschrift 2 668 bekannten Verfahrens zttr Polymerisation von durch eine Kondensationsreaktion erhaltenen Glycolid wurde gefunden, daS die Bezeichnung "trocken¹¹ in Verbindung mit dem Polymeric eationererhalten die sehr enge Bedeutung τοπ "wasserfrei" hat. Wenn nicht ganz genau darauf geachtet wird, daß die normalerweise in wasserfreiem Zustand erhaltene Glycolidzusammensetzung vom Zeitpunkt ihrer Herstellung bis zum Zeitpunkt ihrer Verwendung ständig in wasserfreiem Zustand gehalten wird, dann lassen sich Polymere mit reproduzierbarem Molekulargewicht nicht erhalten, wodurch das vorhandene GIyca* lid fUr die Erzeugung der gewünschten Produkte unbrauchbar wird. Selbst dann, wenn das vorhandene Glycolid unter Bedingungen gehalten wurde, von denen man annehmen könnte, daß sie die Wasserfreiheit garantieren, kann durch eine von Zeit zu Zeit erfolgende Entnehme aus dem Vorrat wegen der Hygros™

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kopizität des normalen Glycolids soviel Feuchtigkeit in den Vorratsbehälter eingeführt werden, daß die Fähigkeit zur Bildung von Polymeren mit ständig dem gleichen gewünschten Molekulargewicht beeinträchtigt wird. Wenn es daher möglich wäre, das normalerweise erzeugte Glycolid ohne weiteres in eine Form überzuführen, die vergleichsweise feuohtigkeitsunempfindlieh ist und mit reproduzierbaren Ergebnissen in Polymere mit gleichbleibendem Molekulargewicht übergeführt werden kann, dann würde damit ein seit langem be= stehendes Bedürfnis befriedigt werden.

Die -Erfindung bezieht sich nun auf die Isomerisierung von Glyeolidzusammensetzungen, die wenigstens etwas S-GIyoolid enthalten, und auf Verfahren zur Isolierung des einen der Isomeren dieser Zusammensetzungen, nämlich von oc-Glycolid in

praktisch reiner Form, Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verhältnismäßig feuchtigkeitsunempfind» lichee α-Glycölid, das sich reproduzierbar zu einem Polymeren mit gleichbleibendem Molekulargewicht katalytisch pöymerisiereü läßt, selbst wenn es mit atmosphärischer Feuchtigkeit in Berührung steht, sowie auf neue Verfahren zur Isolierung von a-Giycolid aus einer Glycolidzusammensetzung, die wenigstens eine gewisse Menge des Begleitisomeren ß~Glycolid enthält, das Gegenstand der am gleichen Tage eingereichten Anmeldung der gleichen Anmelder£n mit dem internen Aktenzeichen 22 190 ist„

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Es ist ein Ziel der Erfindung, isoraerenreines a-GKLycoltd zu erzeugen, das, wenn es atmosphärischer Feuchtigkeit auegesetzt und katalytisch polymerisiert wird, gleichbleibend ein Polymeres einheitlichen Molekulargewichts bildet. Ein weiteres Ziel der Erfindung sind Haßnahmen zur Isolierung des gewünschten isomerenreinen a-Glycolids.

Es wurde gefunden, daß das nach den Methoden, wie sie In den oben erwähnten Patentschriften angegeben sind, erzeugte Grlycolld In Wirklichkeit nicht aus einer einzigen Substanz besteht« sondern eine Zusammensetzung darstellt, die wenigstens zwei voneinander verschiedene isolierbare Isomere enthält, die durch α und B bezeichnet werden. Überraschenderweise wurde ferner gefunden, daß man das genannte Gemisch in die eine isomere Form überfuhren kann, und zwar in das verhältnismäßig feuchtigkeltsunempfindische α-Isomere, wenn lan flfc dieses Isomere selektive Verfahren anwendet. Ebenfalle überraschend wurde gefunden, daß das praktisch reine a-Ieomere auch aus dem praktisch reinen ß-Isomeren erhalten werden kann» In der oben erwähnten gleichzeitig eingereichten Anmeldung sind sowohl das ß-Isoaere als auch Verfahren zu seines- Herstellung aus Glycolidieomerenmischungen oder aus dem praktisch reinen a~Ieomeren beschrieben» Selbstverständlich, iat es wie bisher möglich, Isomerengemische herzustellen, wenn man bestimmte Beschränkungen der erflndungsgemäßen Maßnahmen und

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der in der erwähnten gleichzeitigen Anmeldung angegebenen Maßnahmen außer Acht XaBt, doch wird dann auf dem Gebiet der Glycplide ein technischer Fortschritt nicht erzielt.

Das erfindungsgemäße a-GXycolid läßt sich dadurch kennzeichnen, daß es gegenüber ataosphärischer Feuchtigkeit verhältnis mäßig unempfindlich ist und daß es atmosphärischer Feuchtigkeit während beträchtlicher Zeitspannen ausgesetzt werden kann, ohne daß es dadurch in seiner Fähigkeit beeinträchtigt | wird, reproduzierbar Polymere mit gleichförmigem Molekulargewicht innerhalb des eben angegebenen brauchbaren Bereichs zu bilden. Zu seiner Kennzeichnung eignen sich ferner bestimmte Banden seines Infrarot spektrums: Dublett-Carbonylbandarbei 1772 und 1750 ca~ und eine weitere zur Unterscheidung geeignete Bande bei 1402 cn bei Fehlen von Banden bei 1455 und zwischen 1240 und 1060 cn , die für das ß-Isomere charakteristisch sind. Zur weiteren Kennzeichnung des α-Isomeren dienen außerdem folgende Eigenschaften: häufigster Kristallhabitust ^

dünne Flocken, orthorombisches System

Brechungsindices: ⁿa =1,486 (relativ zur Ha- ng =1.506 B-Linie bei 25°G ⁿ^-1 _;620 Winkel der optischen Achsen: 2V = 47° 4OS

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In Bezug auf die ^ben angegebenen Breehungaindices sei darauf hingewiesen, daß alle d.rei Werte dem a-Glycolid zugehören und daß die ffrei Brechungeindices des ß-Glyeolids gleichfalls mit α? 8 und f*in Üblicher Weise bezeichnet werden und andere Werte habenο Auch die übrigen oben fUr das a~Grly-colid angegebenen Eigenschaften unterscheiden sich günstigerweise von den entsprechenden Eigenschaften des ß-GlyooIids so stark, daß die beiden Isomeren sowohl voneinander als auch von ihren Mischungen klar unterschieden werden können*

Außer der unterscheidenden Charakterisierung des α-Isomeren von Glycolid, desssen gesonderte Existenz bisher nicht bekannt war, erbringt die Erfindung zwei Verfahren, nach welchen a-Glycolid als gesonderte Einheit in praktisch reiner Fora erhalten werden kann. Die Verfahren richten sich nach den jeweils zu lösenden Aufgaben, nämlich danach, ob {'») sowohl eine chemische als auch eine Isomeren-Reinigung gleichzeitig erreicht werden soll oder ob (2) lediglich eine Isomeren-Reinigung zur Erzielung der a~Glycolidform aus einem bereits chemisch reinen Glycolidausgangsmaterial durchzuführen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das vorstehend angegebene Verfahren (2) zur chemiechen Reinigung ungeeignet ist und daß es zur Erzielung einer Isomeren Rei nigung nur dann angewandt werden kann, wenn das Glycolid-Aue gangematerial bereite chemisch rein ist. Unter "Glycolidaus gangsmaterial" 1st eine Glycolidzusammensetzung zu rerstehen;

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die wenigstens eine gewisse Menge ß-Glycolid enthält oder praktisch reines ß-Glycolid darstellt«

Bei dem oben, angegebenen Verfahren (I)₉ wonach eine chemische und eine Isomerenreinigung gleichzeitig bewirkt werden können, hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines Lösungsmittels mit ausreichendem Lösungsvermögen.für das Ausgangsglycolid eine selektive Umkristallisation bewirkt werden kann, die praktisch reines oc-Glycolid-Isomeres lieferte Nach einer be=· f vorzugten Ausfuhrungsform wird das Ausgangsglycolid in der Weise in Isopropylalkohol gelöst, daß das Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen etwa 60 und 80⁰C mit Glycolid gesättigt ist, die Lösung Im angegebenen Temperaturbereich zur Entfernung von ungelöstem Glycolid und/oder Verunreinigungen filtriert ₉ zur Kristallisation im Temperaturbereich von etwa 45 bis 6O⁰C stehen gelassen« die Mutterlauge bei einer Temperatur von über etwa 42⁰C vtta den Kristallen abfiltriert und das Glycolid mit einen Niehtlösungsmittel zur Entfernung des ursprünglich angewandten Lösungsmittels gewaschen, und anschließend werden die erhaltenen Kristalle getrocknet. Bas so erhaltene Produkt ist praktisch reines α-Glycolid, dessen Ausbeuten zwischen etwa 35 und 95 ^₉ bezogen auf das eingesetzte Ausgangsglycolid, liegen» Bas so hergestellte a-Glycolid zeichnet sich dadurch aus, daß es hinsichtlich seines Polymerisationeverhaltens verhältnismäßig wasserun-» empfindlich ist. So liefert a-Glycolid auch nach mehr-

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stundiger Lagerung in Gegenwart von atmosphärischer Feuchtigkeit ein Polymeres mit dem gleichen Molekulargewicht, wie dasjenige, das gebildet wird, wenn jede Vorsichtsmaßregel getroffen wurde, um es in wasserfreiem Zustand zu halten<. Im Gegensatz dazu bildet ein Isomerengemisch der Glycolide₉ wie es herkömmlicherweise hergestellt wird, nach mehrstündiger Lagerung in Gegenwart von atmosphärischer Feuchtigkeit ein Polymeres mit sehr viel niedrigerem Molekulargewicht ale dem eineβ aus dem gleichen aber sorgfältig in wasserfreiem Zustand gehaltenen Ausgangsmaterial erzeugten Polymeren.

FQr die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens eignen sich alle Lösungsmittel, die ein praktisch brauchbares Lo=- sungsvermugen für Glycolid haben und mit Glycolid praktisch nicht reagieren. Im Rahmen der Erfindung könnt es also nicht auf die Zugehörigkeit des Lösungsmittels au- einer bestimmten Klasse, sondern vielmehr auf die Art und Weise an, in. welcher es verwendet wird. Die Funktion des Lösungsmittels bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man daait eine gesättigte Lösung des Glycolide bei einer Temperatur herstellen kann, die so weit über etwa 42°C liegt, daß man durch sorgfältiges Abkühlen der gesättigen Lösung auf eine Temperatur, die etwas unterhalb der Sättigungstemperatur und oberhalb etwa 42°C liegt, praktisch das gesamte Glycolid, das in dem angegebenen Temperaturbereich ausfallen kann, frei von Verunreinigungen gewinnen kann, die In unter-

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ti

halb dieses Bereiche gebildeten Viederschlagen enthalten sind« Diejenigen Lösungsmittel, deren LösungsTermögen für Glycolid mit steigender Teiiperatur geometrisch sunimmt, sind für das Verfahren der selektive» Kristallisation besonders gut geeignet.

Die erfindungsgemäß rerwendbaren Lösungsmittel lassen sich nicht in eine bestimmte chemische Klasse einordnen. Vielmehr gehören hierzu die verschiedensten Verbindungen, zum Beispiel Bensolc Isopropanol und Cyclohexane, 4-diol» Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß Lösungsmittel mit Hydroxylgruppen als f den einsigen funktioneilen Gruppen gut wirksam sind, wenn sie die folgenden Bedingungen erfüllen: Es muß sich um acyclische aliphatische einwertig« Alkohole, die 2 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten, «wei- oder mehrwertige aliphatische Alkohol'e, die 2 oder mehr Kohlenstoff atome enthalten, Äther dieser Al« kohole sit ähnlichen zwei- oder mehrwertigen Alkoholen; cycloaliphatische Alkohole, in denen die Hydroxylgruppe am Ring steht, aromatische Alkohole oüer Phenole handeln· Weitere Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind n-Fropanolö n-Butanol, Xsobutanol, tert.-Butanol, Isoamylalkohol, n-Pen~ tannl, Hexanol, Äthylenglycöl, Diäthylenglycol, Triäthylenglycol, Cyclopentane!, Cyclohexanol, Benzylalkohol, Cresol, Toluol sowie Gemische daraus.

Ein weiteres Merkmal von ausschlaggebender Bedeutung ist das Verhältnis τοπ gelöstem Stoff zu Lösungsmitteln. Bs ist wesentlich, daß die eingesetzte Lösungsmittelmenge gewährleistet,

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daß ein Ausfallen von Glycid unter etwa 42°C nicht erfolgt-Im allgemeinen werden etwa 1 bis 20 Volumenteile des selektiven Lösungsmittels je Gewichteteil Glycolidausgangs« material eingesetzt» um eine befriedigende Kristallisation des praktisch ieomeren-reinen a-Glyeolids, das bisher als gesonderte Substanz nicht bekannt war, zu gewährleisten-> Die jeweils eingesetzte Menge hängt selbstverständlich von dem jeweils angewandten Lösungsmittel ab» Man kann zwar eine teilweise Lösung des Glycolidausgangematerials bei oder nahe bei Zimmertemperatur erzielen, doch kommt es darauf an« daß die Sättigung des Lösungsmittels mit Glyeolid soweit über 42⁰C und vorzugsweise unterhalt des Schmelzpunkts von Glyeolid erfolgt, daß das praktisch reine a-GIyclid unter Ausschluß seines Isomeren; ß~Glycolid, ausgefällt werden kann. Ea ist besonderes bevorzugt, die Sättigung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60 bis 8O⁰C zu bewirken und dadurch einen für die praktische Durchführung besser geeigneten Berts ich zu schaffen, innerhalb dessen die Kristallisation und Isolierung von a-Glycolid erfolgen kann. Beim anschließenden Abkühlen der Lösung auf Über etwa 42°C und bei der Isolierung der Kristalle innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs wird nach anschließendem Waschen mit einem Nichtlösungsmittel für GIy colid und Trocknen zur Entfernung des Nichtlösungsmittels praktisch reines a-Glyeolid erhaltenο Das so gebildete praktisch reine a-Glycolid zeigt außer den oben angegebenen physikalischen Kennlinien ein gleichbleibendes Polymer!-

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BADORlGtNAL

sationsverhalteno so daß aus diesem Isomeren trotz Zutritt atmosphärischer Feuchtigkeit routinmäßig Polymere mit vorherbestimmtem gleichmäßigem Molekulargewicht erzeugt werfen können.,

Der Übergangspunkt von Glycolid liegt bei etwa 42 C₉ wobei oberhalb dieser Temperatur das α-Isomere und unterhalb dieser Temperatur das ß-Ieomere die thermodynamisch stabile Form ist« Das bei der Kristallisation gebildete Isomere ist im allgemeinen die bei der Temperatur der Ausbildung thermodynamisch stabile Form.. Infolge bestimmter Anomaj. wie bei manchen Lösungsmitteln und bei Gegenwart von nicht jrkten Impfkristallen des thermodynamisch instabilen Isomeren, die sich bereits bei einer dafür geeigneten Temperatur gebildet haben, ist es jedoch in manchen Fällen möglich, daß die ge~ wünschte isomere Form von Gcyoolid anscheinend bei Temperaturen gebildet wird, die mit dem Übergangspunkt nicht Übereinstimmen. In solchen Fällen, wo beide isomere Formen ( des Glycolids aus einer Lösung kristallisieren, ist es er~ forderlich, die Lösung während der Kristallisation über dein Übergangspunkt zu halten, wenn praktisch reines α-Isomeres erhalten werden soll» Ferner ist es nötig, die gebildeten Kristalle derart zu isolieren, daß eine anschließende unreinigung mit unerwünschtem loomeren vermieden wird.-

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Schmelzpunkt von Glyeolid liegt je nach seiner chemischen Reinheit zwischen etwa 82 und 84,5°C Es wird angenommen, daß flüssiges Glycolid ein Gemisch beider isomerer Formen dar

das

stellt. Wenn daher/Glycolid oberhalb eeines Schmelzpunkts aus dem Lösungsmittel ausgefällt wird, dann liegt' es als ölige Flüssigkeit ohne definierte Form vor. Die gebildete Flüssig keit verträgt eine weitgehende Unterkühlung^ ohne daß sie in feste Form übergeht» Die Gegenwart der öligen Flüssigkeit konn die chemische Reinigung stören. Deshalb ist es, v?enn ea auf die chemische Reinheit des Glycolids ankommt, in starkem Maße bevorzugt, ein Schmelzen des GlycoXids zu vermeiden«

Als Alternativmaßnahme zur Herstellung von praktisch reinen aHrlycolid aus einem Glycolidausgangsmaterial, das bereits chemisch rein ist, wird eine Umwandlung in festem Zustand durchgeführt» Hierbei wird daa Glycolidausgangsmaterial in fester Form auf eine Temperatur über etwa 42°C, aber unterhalb des Schmelzpunkts des Glycolids erwärmt und die Umwandlung bewirkt* Die Umwandlung zu dem cc=»Isomeren von Glycolid $.st praktisch vollständig, wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist„ weshalb ein längeres Erwärmen nicht erforderlich ist., Es ist zwar möglich₉ auf Temperaturen zu erwärmen, die beträßhfcliüh über 42⁰C aber noch innerhalb des angegebenen Bereichs Liegari, doch ist damit kein besonderer Vorteil ndtn» ifc.;fi yoilatänd ^:g»rr Umwandlung kann daa ar* geü'.' e χ-CIy-..;olid auea uatsir 42^0 abgekühlt werden? ohne

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BAD OBIQlNAL

daß sich das Produkt verändert.

In der vorstehenden Beschreibung wurden Ausdrücke wie ^MIsomerieⁿ5 "isomer" und "Isomere" angewandt=, doch kann auch eine andere Terminologie richtig sein. So kann man auch die Ausdrücke "Polymoyphismue'O "polynun'ph" und Polyaorphe" aufgrund der gemachten Feststellungen für richtig halten. Zusätzliche Feststellungen die in anderem Zusammenhang ge macht wurden, liefern Jedoch eine starke Stütze für dae Vorliegen einer Konstellationsisomerie» Isomere dieser Art können definiert werden als Verbindung mit gleichem Atomauf. bau und gleichen Bedingungen zwischen den einzelnen Atomen im Molekül, die sich jedoch hinsichtlich der relativen Stellungen der Atome und der Form, die sich aus einer derartigen Anordnung ergibt, unterscheiden. Hinsichtlich ihrer unterschiede kann stan sie mit der Wannen- und Sesselform von Cyclohexan vergleichen« Während jedoch die Energieunterschiede zwischen den beiden Formen von Cyclohexan nicht zur Existenz von gesonderten Isomeren, die isoliert werden können, auereichen, liegen in vorliegenden Fall wie in anderen Fällen Energiebedingungen vor, die die Isolierung von gesonderten Isomeren ermöglichen. Es wird zwar angenommen, daß die vor« stehende Erklärung für die Wahl der Terminologie zutreffend istρ doch wird darauf hingewiesen; daß die Erfindung durch diese Wahl der Terminologie in keiner Weise beschränkt werden soll-

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Wie bereits in der oben genannten USA-Patentschrift 2 668 ausgeführt_Φ eignen sich aus Glycolid erhaltene Polymere mit Schmelzviskositäten im Bereich von 400 bis 27 000 Poise bei 245°C zum Extrudieren zu Filmen oder Fäden, Aus «y-Glycolid lassen sich ohne weiteres Polymere mit Schmelzviskositäten innerhalb dieses Bereiche erhalten. Gegenüber der bisher bekannten Mischung von Isomeren bietet a-Glycolid den Vorteil, daß es durch katalytische Polymerisation in repsroduzierberer

das Weiee zu Polymeren mit gleichbleibendem Molekulargewicht./mit der ermittelten Schmelzviskosität in Beziehung steht, trotz Berührung mit atmosphärischer Feuchtigkeit polymerisiert werden kann.. So ist es mit α-Glycolid nicht nur möglich₉ Polymere mit Schmelzviskositäten von über 400 Poise bei 245°C zu erhalten« wenn es einer feuchten Umgebung ausgesetzt ist, die im Fall des Isomerengemischs von Glycollden unter gleichen Polymerisationsbedingungen zu Produkten mit Schmelzviskoeitäten von unter 400 Poise führt, sondern es ist ferner möglich, diese Polymeren routinemäßig und reproduzierbar herzustellen obwohl das Monomere atmosphärischer Feuchtigkeit ausgesetzt ist, die im Fall des Isomerengemi.se tes zu einer Beschränkung des erreichbaren Molekulargewichts des Polymeren führt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken ^

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BAD ORIGINAL

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die herkömmliche Herstellung einer Mischung aus den Isomeren α« und ß-Glycolidc

400 Teile handelsübliche Glycolsäure werden bei Atmosphärendruck auf 170 bis 18O⁰C erwärmte um das Wasser abzudestillie ren» Dann vermindert man den Druck langsam auf 5 mm Hg? während man die angegebene Temperatur aufrecht erhält, bis kein Wasser mehr überdestilliert. Der Rückstand wird «ach dem Abkühlen pulverisierte Etwa 2S0 Teile dieses ^ werden langsam in einen mit Stickstoff gespülten Kt n- ge~

etwa geben, und bei einem Druck von unter/i 5 mm Hg und einer Tempe« ratur zwischen 250 und 285⁰C gehalten=. 250 Teile des erhaltenen Destillats werden dann in etwa dem Doppelten seines Gewichts an Äthylacetat beim Siedepunkt gelöst ₉und nach Zugabe von Aktivkohle zur Entfärbung wird noch eine halbe Stunde zum RUckflußsieden erhitzt. Die Lösung wird in der Hutze filtriert und abgekühlte Die gebildeten weißen Glycolidkristalle werden abfiltriert und getrocknet. Das Umkristallisieren wird wie oben beschrieben jedoch ohne Aktivkohle noch zweimal wiederholte Auf diese Weise erhält man 160 Teile eines Isomerengemischs von Glycoliden mit einem Schmelzpunkt von 83,8 bis 84_S3°C.

Das Produkt ist durch Infrarotspektralbanden bei folgenden Wellenlängen gekennzeichnet: «795- 1772, 1765- 1750,, i455« 1402, 1210 und 1080 cm"¹ -

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gewichts

Die. bei der Eleraentaranalyse und der Molekularbestimmung erhaltenen Werte stimmen mit denen von chemisch reinem Glycolid iiberein. PUr die Brechungsindices, den Kristall habitus uni den Winkel der optischen Achsen werden keins gleichbleibenden Werte erhaltene

Beispiel 2 Herstellung von a-Glycolid

100 Teile des nach Beispiel 1 erhaltenen Glyeolids werden in

1650 Volumenteilen Isopropyla?i.kohol bei alner Temperatur von 80⁰C gelöst. Die heiße Lösung wird durch Aktivkohle filtriert. Während des /bkiihlens auf etwa 42⁰C scheiden sich aus der Lösung weiße Krisxalle aus. Die Kristalle werden abfiltrfert und mit Äther gewaschen,, wodurch man 50 Teile a-Glycolid erhält j das folgendes Infrarotspektrum aufweist? Düblett-Cs banden bei 1772 und 1750 cnT und eine weitere charakteristische Bande bei 1402 cm , sowie Abwesenheit τοη Banden bei . zwischen

1455 cnT und/1240 und 1060 cm" . Die Kristalle werden als dünne Schuppen im orthorombischen System erhalten. Sie haben folgenden Brechungsindices (relativ zur Natrium-D-Linie bei 25⁰C):

\ = 1 ₉486
n_ß =* 1,506
nj%/= 1„62O

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BAD ORiGfMAL

Die Kristalle haben einen Winkel der optischen Achsen von 2V=* 47° 40^J.

Eine Molkulargewiehtsbeatimnmng In Acetonitril ergibt einen Wert von 115 gegenüber einem theoretischen Molekulargewicht von "^J16_a Die Elementaranalyse auf Kohlenstoff und Wasserstoff ergibt folgende Wete in i>,

Berr für C₄H₄O₄: C 41,39? H 3,47

gef„: C 41=42; H 3, 55

freispiele 3-11

In den folgenden Beisoielen werden nach der Arbeitsweise von

anstelle Beispiel 2 verschiedene selektive Lösungsmittel/von Isopropano:

fUr die Kristallisation von αGlycolid aus einer Mischung von Glycolidisomeren angewandt. Aus der nachstehenden Tabelle I ist zu ersehen, da3 sich die erhaltene Ausbeute an a--Gly«ol5d mit der Menge und der Art des jeweils angewandten Lösungsmit- ' tels änderte

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Tabelle I

Beisp«	Teile des nach Bei spiel 1 hergestell ten Isomerengemiβchs von Glyoolid	Lösungsmittel (Teile)	Ausbeute an α Glycol!d (in ^)
3	100	n-PropanoX (800)	"'52
4	80	n-Butanol (1000)	46
5	100	n~Pentanol (1500)	58
6	75	Benzylalkohol (1200)	36
7	100	Zeobutanol (1800)	61
8	100	Benzol (2000)	58
9	100	Äthylenglycol (^:2Ö0)	60
io	100	Cyclohexanol (200)	65
11	100	———-——_____—^. ____ tert.-Butanol (1100)	"" "™ ' ' --.. - _{t t} 76 5

Beispiel 12

"Dieses Beispial erläutert die Kristallisation von α- «nd ß-Glycolid aus einem Ieomerengemisch von SJycoliden-«

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100 Teile des nach Beispiel 1 hergestellten GXyoolids werden in 500 Volumenteilen Methanol, das 25 Teile Aktivkohle enthalte, gelöst und auf eine Temperatur von 50⁰C erwärmt. Die erwärmte Mischung wird ohne Abkühlung filtriert; dann abgeklihlt und erneut filtriert Ua.eh. Waschen mit Äther erhält man 60 Teile Glyoolid mit äess gleichen Infrarotpsketurm₉ das das Glyeolid var der Behandlung mit Methanol aufweist_P was eine Mischung von Isomeren anzeigt« Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise erfolgt Kristallisation sowohl über als auch unter 42⁰C.

Wenn man zur Umkristallisation anstelle des Methanols jere Lösungsmittel, z«B. Äthylalkohol, Chloroform, Tetrahydrofuran„ Tetrahydrofurfurylalkoaol, Äthylacetat, Aceton, Acetonitril₉ Acetanhydrid oder Benzol verwendete wird gleichfalls eine Mischung aus α- und ß-Glycolid erhalten und wie in Beispiel 1 identifiziert -

Beispiel¹3

Dieses Beispiel erläutert die Polymerisation von praktisch reinem a-Glycolid*

Eine kleine Menge Antimonfrifluorid(0,03 Ψ) ₉bezogen auf das Gewicht des GlycolidSiWird zu 76 Teiles a«Glyoolid_e wie es nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 erhalten wird, gegeben» Dann leitet man Argon über die Oberfläche der Mischung und erwärmt auf 195 C-.

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Nach 10 Minuten hat die Viskosität so beträchtlich zugenommen, daß kein mechanisches Rühren mehr möglich ist- Die Temperatur wird in einer Zeit von 20 Minuten auf 230⁰C erhüht und.30 Minuten lang auf diesem Wert gehalten. Nach Abkühlen wird das erhaltens feste Polymere pulverisiert und g? trocknet.-. Es hat eine

SchmelsTiskosität zwischen 20 000 uns 22 000 Poise bei ,24-5°O,

^ Bei Wiederholung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise mit der Ausnahme, daß die Polymerisation mit a-Grlysoliä_c das 6 Stunden lang normaler atmosphärischer Feuchtigkeit (50 f° relative Feuchtigkeit, 23⁰O) ausgesetzt war» durchgeführt wird, wird ein Polymeres mit gleicher Schmelz^iskosität erhalten.

Beispiel 14

Dieses Beispiel erläutert die Polymerisation einer nach der bekannten, in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise erhaltenen h Mischung aus α= und B-Glyeolid.

0,03 Gew.-# (bezogen auf das Gewicht des Glycolids) Antimontrifluorid werden zu 72 Teilen von in üblicher Weise herge= stelltem Glycolid gegeben. Man leitet Argon über die Oberfläche der Mischung und erwärmt auf 195⁰C, Die Mischung wird eine Stunde lang bei dieser Temperatur gerührt und dann eine weitere Stunde ohne Rühren bei der gleichen Temperatur gehalten. Dann wird die Temperatür für eine weitere halbe Stunde rasch auf 230 C erhöhte Nach dem Festwerden wird das erhaltene Polymer«

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IAD ORIGINAL

pulverisiert und getrocknet. Es weist eine Schmelzviskosität von 7000 Poise bei 245°C auf»

Wenn das Isomerengemisch wie in Beispiel. 13 beschrieben kurze Zeit atmosphärischer Feuchtigkeit ausgesetzt wird_s dann sinkt die Schmelzriskosität des daraus erhaltenen Polymeren gegenüber der oben angegebenen ab« Ein zweistündiges Einwirken von atmosphärischer Feuchtigkeit führt zu eiöem Polymeren mit einer Schmelzvi skosität, die weniger als Öie Hälft«? der oben angegebenen beträgt. f

Beispiel 15

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von ß-Glyeolid, das in · den folgenden Beispielen zur Herstellung von α Glyeolid verwendet wird* 100 !eile einer wie in Beispiel 1 hergestellten Mischung aus α- und ß-Glycolid werdmrait 450 Volumenteilen Cyclohexanon versetzt. Die Mischung wird zur Erzielung einer Lösung auf 85°C erwärmt* Die Lösung wird dann langsam unter Rühren auf eine Temperatur von unter 32⁰C ohne Bildung eines Niederschlags abgekühlt, Fortgesetztes Kühlen auf O⁰C führt zur Bildung ^on 35 Teilen eines Niederschlags,, der gesammelt und getrocknet wird. Aus seinem Infra:?ctspektrum ergiht sich, daß er aus praktisch reinem g-Glycoiid csstsht-, Abkühlen des Piltrats auf -40⁰C führt zu weiteren ?£ ülsilsn des praktisch reinen S-GXyco.¹ ids.

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Das erhaltene ß-GlycoIid ist durch folgende Infrarotepßktralbanden gekennzeichnet: Bublettearbonylbanden bei 1795 und 1765 CTaT₇ weitere charakteristische Banden bei 1455» 1210_p und 1080 cm und Fehlen einer Bande bei 1402 cm" . die für das α-Isomere charakterisitiseh ist. Z«r weiteren Kennzeichnung des ß-Xsomeren werden folgende Eigenschaften mitgeteilts

Kristall habitues kompakte Teilchen, monoklxnes System. Brechungsindices (relativ zur NaD-Linie bei 25°C)s

n_a . 1,430
n_ß _a 1,552
= 1_f568

Winkel der optischen Achsen:

2V = ~ 37° 20'_;

Beispiel 16

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von praktißch reinem a-Glycolid aus dem nach Beispiel 15 erhaltenen praktisch reinen ß-Glycolid»

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100 Teile des nach Beispiel 15 hergestellten ß-Glyeolida wer« den mit 1000. Teilen wasserfreiem Benzol versetzt; und das Gemisch wird sum Sieden ußiier Rückfluß erhitzt _f Bis sich bildende Lösung wird langsam unter Rühren auf 43⁰C.abgekühltworauf der bis zu diesem Punkt gebildete Niederschlag rasch durch einen vorgewärmten Trichter filtriert wird- um die Temperatur bei 43⁰C zu halten. Aufgrund seines Inf^arotspsktrums erweist sich das erhaltene kristalline Produkt (40 Teile)als praktisch reines a~Glycolid. Auch die übrigen physikalischen Eigenschaften bestätigen seine Identität» Das Filtrat kann durch Abdestillieren des Lösungsmittels auf 500 Teile eingeengt werdenp Durch langsames Abkühlen des Konzentrats auf 43⁰C und Filtrieren der warmen Lösung werden weitere 24 Teile praktisch reinen a-Glyeolids erhalten.

Beispiel 17

Diesee Beispiel erläutert die Herstellung von isomerenreinem a-Glycolid aus einem Gemisch der Isomeren durch Erwärmen der Mischung in fester Form auf über 42⁰C₀

50 Teile eines Isomerengemischs von Glycolld, wie es nach Beispiel 1 erhalten wurde, werden zu einem Pulver vermählen und in einen Rundkolben eingebracht, durch welchen ein Argonstrom geleitet wird, Der Kolben wird in ein Heizbad bei 45°G eingetaucht undc nachdem der Ko3.beninhalt 45⁰C erreicht hat. noch

209813/1763 BAD

15 Minuten darin belassene Nach dem Herausnehmen aue dem Bad wird auf Zimmertemperatur abgekühlt,Aufgrund ihres Infrarotspektrums und anderer physikalischer Eigenschaften erweist sich die erhaltene Substanz als isomerenretnes oM!rlyeolioO

Beispiel 18

Bissöi* Beispiel steigt die Herstellung von iaomerenreinem P a-Crlyoolld aus isomerenreinem S-Glyoolid*

Dis In Beispiel 17 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Ay»nähme, daß anstelle des Isomerengemischs das nach Beispiel 15 erhaltene S-Glycolid sie Außgangsmaterial verwendet wird« Aufgrund seines Inirarotspektrums und anderer physikalischer Eigenschaften erweist sich das erhaltene Produkt als isomereinreines a-Grlycolid,

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1.- Praktisch chemisch reines und isomer eisreines rr-GlycoIid, gekennzeichnet durch ein Infrarotspektrum, das Düblett Carbonylbanden bei 1772 und 1750 <ϊπΓ und eine weitere charakteristische Bande bei 1402 cm"¹, jedoch das Fehlen

1 -1

von Banden bei 1455 ca" und zwischen 1240 und 1060 am zeigt, einen Kristallhabitus der als dünne Schuppen vor liegenden Kristalle im orthörombisehen System, Brechungs- ™ indices von n_e= 1,486, Hg= 1?506 und η*, κ 1,62O_; einen Winkel der optischen Achsen von 2V - *· 47° 40* und durch seine Fähigkeit, selbst nach dem Ausgesetztsein atmosphä rischer Feuchtigkeit Polymere mit gleichbleibendem Molekular gewicht zu bilden.

2, Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem a aus einer Glycolidzuaammensetzung, die wenigstens eine gewisse Menge des ß-Isoaeren enthält, dadurch gekennzeichnet; daß man die Glycolldzusammensetzung in einem inerten Lösungsmittel löst, das mit dem Glycolid über etwa 42^rC und unterhalb des Schmelzpunkts des Glycolids gesättigt werden kann, in diesem Temperaturbereich eine Kristallisation bewirkt und die gebildeten Kristalle des a-Glycol j ds gewinnt.

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Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lösungsmittel und das Glycolid in Mengenverhältnisse«, von 1 bis etwa 20 Teilen Lösungsmittel ^e Teil ölycPlid anwendet«

4. Verfahren nach'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nan als Lösungsmittel Xsopropylalkohol */erwtndet,

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet Saß man als Lösungsmittel Isobutanol Terwendet»

6. Verfahren nach Anspruch 2₉ dadurch gekennzeichnet₀ daß man als GIy©olidzusammensetzung ein Xsomerengemisah vob α und ß-Glycolid verwendet.

To Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß man al3 Glycolidzusaumensetzung praktisch reines ß-GlycoHd er wendet.

3- Verfahren zur Herstellung v©n isomerenreinem a»Glyüo)id aus einer Glyeolidzusammensetzung, die wenigstens e:\ne gewisse i'Ienge ,ß-Glycolid enthält_v dadurch gekenn^e-Vorinet« daß man diese Glycolidzusammensetzung auf über etv/a 42⁰C- - _t-edach unterhalb des Schmslzpunkta der GlycoXicifs· erwärmte

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9~ Verfahren nash Anspruch 8, dadureh gekennzeichnet? daß man als Glyeolidzusammensetzung ein Isomerengemisoh aus α- und ß-ßlycolid verwendet β

10- "erfahren naeh Anspruch 8, aaunroh gekennzeichnet_s daß man als G.iycoXidistasamniensetzung praktisch reines ß-ßlyeoliö ^erv/endet.

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