ES2211661T3 - Metodo para purificar esteres de acido lactico. - Google Patents

Abstract

Método para purificar ésteres de ácido láctico, en el que un éster de ácido láctico impuro es sometido a una cristalización de fusión.

Description

Método para purificar ésteres de ácido láctico.

La invención se refiere a un método para purificar ésteres de ácido láctico. En particular, la invención se refiere a la purificación de ésteres de ácido láctico a escala industrial.

La técnica precedente expone varios métodos para purificar ésteres de ácido láctico. La patente estadounidense US 5 571 657, publicada el 5 de noviembre de 1996, describe un método para eliminar iones metálicos de disolventes orgánicos para componentes fotograbados, y soluciones de los mismos, que implica poner el disolvente, por ejemplo una mezcla de lactato de etilo y butilacetato, en contacto con una resina de intercambio catiónico. No se describen ésteres de ácido láctico cristalino ni enantiómeros puros derivados.

La solicitud de la patente japonesa 8208565, publicada el 13 de agosto de 1996, describe un método que implica la preparación de lactato de etilo al reaccionar ácido láctico con etanol en presencia de un catalizador como ácido p-toluenosulfónico, tras lo cual el lactato de etilo es estimulado y posteriormente purificado mediante destilación. No se describen ésteres de ácido láctico cristalino ni enantiómeros puros derivados.

La solicitud de la patente japonesa 8012621, publicada el 16 de enero de 1996, describe un método mediante el cual un éster de ácido láctico obtenido a partir de un proceso de fermentación es tratado con carbono activado y posteriormente destilado con el objetivo de reducir su absorción UV a una longitud de onda de 300 nm o menos. El producto obtenido tiene una absorción UV de 280 nm a 1 o menos, una pureza de al menos el 99.5% y un nivel de metal de un máximo de 10 ppb. No se describen ésteres de ácido láctico cristalino.

La solicitud de la JP A 62026249 (publicada el 4 de febrero de 1987) describe un método para obtener ésteres de ácido láctico en forma pura, que implica el ajuste del pH del éster impuro a un valor de 6 a 8.5 y la destilación posterior del éster impuro. No se describen ésteres de ácido láctico cristalino.

La experiencia del solicitante demuestra que los métodos conocidos permiten sólo una purificación inadecuada de los ésteres de ácido láctico. Así el ácido acético del subproducto generalmente resulta muy difícil de separar del lactato de etilo, lo que significa que está presente demasiado ácido libre en el éster. Además, el color del éster destilado a menudo no satisface los requisitos planteados. También otras impurezas, como ésteres de ácido pirúvico, no pueden eliminarse fácilmente mediante destilación. Estos problemas tampoco pueden resolverse con el uso de carbono activado. Además, en la práctica es particularmente importante ser capaz de proporcionar un éster de ácido láctico de calidad constante, es decir que durante la producción el éster siempre reúna especificaciones como contenido de ácido libre y color y que el éster sea estable.

La base de datos Beilstein predominantemente informa de los puntos de fusión de mezclas racémicas de éster de ácido láctico. Estos puntos de fusión son a menudo más bajos que los de los correspondientes enantiómeros puros.

Un objeto de la invención es proporcionar una solución a los problemas anteriormente descritos. En consecuencia la invención se refiere a un método para purificar ésteres de ácido láctico, en el que un éster de ácido láctico impuro está sujeto a una cristalización de fusión.

La cristalización de fusión es un proceso por el que se obtiene un material cristalino a partir de una fusión del material que debe ser cristalizado. Esta técnica está descrita con detalle, por ejemplo, en Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, cuarta edición, volumen 7, págs. 723-727 (1993), en J.W. Mullin, "Crystallization", tercera edición revisada, Butterworth -Heinemann Ltd, págs. 309-323 (1993) y en J.W. Ullrich y B. Kallies, Current Topics in Crystal Growth Research, 1 (1994).

La ventaja más importante de la cristalización de fusión en comparación con la destilación es que se requiere mucha menos energía, ya que la entalpía de fusión de compuestos orgánicos es generalmente inferior a la entalpía de evaporación. Otra ventaja de la cristalización de fusión en comparación con la destilación es que el proceso puede realizarse generalmente a una temperatura mucho más baja, lo cual es ventajoso si el compuesto orgánico es térmicamente inestable.

Sorprendentemente se ha descubierto que los ésteres de ácido láctico pueden ser purificados de una manera particularmente adecuada sometiéndolos a una cristalización de fusión. El éster de ácido láctico impuro contiene preferiblemente no más del 10% en peso de impurezas, basado en la cantidad total de éster y en particular no más del 2% en peso de impurezas.

Según la invención, los ésteres de ácido láctico impuros tienen una pureza quiral superior al 90% y en particular superior al 98% en peso. La pureza quiral está definida aquí como:

Pureza quiral = 100% x {(R-isómero) / (R-isómero + S-isómero)}

Los ésteres purificados tienen una pureza de al menos el 98% en peso, preferiblemente de al menos el 99.5% en peso y en particular de al menos el 99.9% en peso, basada en la cantidad total de éster. Además, los ésteres purificados tienen un contenido de ácido libre de como máximo el 0.2%, preferiblemente de como máximo el 0.05% y en particular no superior al 0.02%. El color de los ésteres purificados es preferiblemente de no más de 20 unidades APHA y en particular de no más de 5 unidades APHA. El contenido de agua del éster preferiblemente no es superior al 0.2% en peso y en particular no superior al 0.05% en peso, basado en la cantidad total de éster.

Los ésteres pueden haber sido preparados a partir del ácido láctico obtenido por fermentación o a partir de una esterificación estereoselectiva del ácido láctico racémico. El método según la presente invención es adecuado para ésteres que sólo tienen pureza quiral baja. No obstante, el método según la invención es adecuado, en particular, para ésteres sustancial y quiralmente puros.

Los ésteres se derivan preferiblemente del ácido láctico y de un alcohol C_{1}-C_{18}. Preferiblemente, estos alcoholes son alcanoles o alquenoles lineales ramificados y/o cíclicos, aril- o heteroarilalquilalcanoles, o tetrahidrofuril-, tetrahidrotienil- o pirrolidinilalcanoles, donde los alcanoles o alquenoles pueden llevar sustituyentes de grupo alcoxi o grupo alquenoxi. Ejemplos de ésteres adecuados son lactato de metilo, lactato de etilo, lactato de n-propilo y isopropilo, lactato de n-butilo, isobutilo y t-butilo, lactato de n-pentilo y isopentilo, lactato de neopentilo, lactato de n-hexilo, 2-etilhexilo, ciclohexilo, cis-3-hexenilo, n-heptilo, isoheptilo, n-octilo, n-nonilo, isononilo, n-decilo, n-undecilo, n-dodecilo, n-tridecilo, isotridecilo, bencilo, tetrahidrofurilo, alilo, mentilo, miristilo, cetilo y estearilo. Ejemplos de ésteres que tienen grupos alcoxi son lactato de 2-butoxietilo y lactato de 2-etoxietilo.

Los ésteres pueden también ser diésteres como dilactato de 1,2-propilenoglicol o ésteres derivados de dioles, trioles y polioles, en los que uno o más grupos hidróxilos son esterificados con ácido láctico. Ejemplos de estos compuestos son monolactato de glicerol, monolactato de 1,2-propilenoglicol, lactato de éter de monometilo de dipropilenoglicol y lactato de éter de monometilo de propilenoglicol.

La cristalización de fusión puede realizarse con la ayuda de una cristalización de suspensión o una cristalización por capas, posiblemente en combinación con una columna de lavado o un centrifugado, o alguna otra técnica de purificación. Ejemplos de aparatos y procesos adecuados están descritos en Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, volumen 7, págs. 723-727 (1993), en J.W. Mullin, "Crystallization", tercera edición revisada, Butterworth -Heinemann Ltd, págs. 309-323 (1993) y J.W. Ullrich y B. Kallies. Current Topics in Crystal Growth Research, 1 (1994).

Los ésteres de ácido láctico purificados de acuerdo con el método según la invención son adecuados, en particular, para el uso en electrónica, síntesis estereoselectiva de compuestos químicos (ver, p. ej. DE-A-3 902 372, GB-A-2 005 668, DE-A-3 638 119, US-4 940 813, US-5 814 433 y EP-A-442 952).

A continuación se explicará la invención en relación con los ejemplos siguientes.

Ejemplo 1

En un matraz de fondo redondo de tres cuellos, 400 ml de (S)-lactato de etilo (de contenido libre de ácido [medido como ácido láctico] 1.13% en peso, pureza GLC 99.39%, 0.29% en peso de ácido acético, pureza quiral 98.00%) fueron enfriados lentamente con agitación a -6°C. La cristalización comenzó a -5°C. Tras unas pocas horas los cristales fueron separados con la ayuda de una centrífuga de cesta de laboratorio (tipo Sieva de Hermle). La producción fue del 6%, basada en la cantidad inicial. Después de la fusión, la pureza fue determinada: pureza GLC 99.96%, 0.00% de ácido acético, pureza quiral 99.99%.

Ejemplo 2

(R)-Lactato de isobutilo (500 ml, pureza quiral 95.4%) fue almacenado a -20°C durante dos días. Se obtuvo un bloque de producto sólido. El bloque del producto sólido fue calentado lentamente a temperatura ambiente, una fracción del producto sólido siendo licuada en el proceso. Las fracciones restantes fueron soltadas con la ayuda de una espátula, proporcionando una suspensión de fácil agitación. La suspensión fue separada en una centrífuga de cesta de laboratorio, y los cristales aislados fueron fusionados permitiéndoles que se mantuvieran a temperatura ambiente. De una suspensión de 445 g, se obtuvieron 126 g de cristales. La pureza quiral del producto obtenido fue 99.85%.

Ejemplo 3

Una cantidad de 40 kg de lactato de etilo (contenido libre de ácido [medido como ácido láctico] 0.12% en peso, contenido de agua 0.42% en peso, pureza GLC 99.56%, 0.19% en peso de 2-hidroxibutanoato de etilo) fue cristalizada en un sistema piloto de cristalización de fusión industrial. El análisis del producto proporcionó los siguientes resultados: contenido de ácido libre <0.001%, contenido de agua 0.02%, pureza GLC 99.98%, 0.02% en peso de 2- hidroxibutanoato de etilo, pureza quiral > 99.9%).

Ejemplo 4

La siguiente tabla proporciona los puntos de fusión de algunos ésteres.

Éster de ácido láctico	Punto de fusión (°C)
(S)-Lactato de metilo	-44
(S)-Lactato de etilo	-3
(S)-Lactato de propilo	-14
(S)-Lactato de isopropilo	3
(S)-Lactato de butilo	-15
(S)-Lactato de isobutilo	1
(S)-Lactato 2-etilhexilo	-23
(S)-Lactato de octilo	-8
(S)-Lactato de laurilo	25

Una muestra lo más pura posible (quiral + químicamente) del éster es enfriada hasta que sea un bloque sólido. Entonces la muestra es lentamente calentada y soltada. Una vez se obtiene una suspensión de fácil agitación, la temperatura es leída y apuntada como el punto de fusión.

Claims (5)

1. Método para purificar ésteres de ácido láctico, en el que un éster de ácido láctico impuro es sometido a una cristalización de fusión.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el éster de ácido láctico impuro contiene no más del 10% en peso de impurezas, basadas en la cantidad total de éster.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que el éster de ácido láctico impuro tiene una pureza quiral superior al 90%.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el éster es derivado de ácido láctico y un alcohol C-{1}-C_{18}.

5. Uso de la cristalización de fusión en la purificación de ésteres de ácido láctico.