ES2227187T3 - Procedimiento para la obtencion de acido l-ascorbico mediante lactonizado de acido 2-cero-l-gulonico o esteres de acido e-ceto-l-gulonico. - Google Patents
Procedimiento para la obtencion de acido l-ascorbico mediante lactonizado de acido 2-cero-l-gulonico o esteres de acido e-ceto-l-gulonico.Info
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Abstract
Procedimiento para la obtención de ácido L- ascórbico, caracterizado porque se lactoniza ácido 2-ceto- L-gulónico, o una fusión de 2-ceto-L-gulonato de alquilo con 3 a 6 átomos de carbono bajo catálisis ácida en presencia de un disolvente exclusivamente, o mezcla de disolventes, que es miscible con agua y forma in situ un disolvente en el que el ácido ascórbico formado tiene una solubilidad de menos de 2 g/l a temperatura ambiente.
Description
Procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico mediante lactonizado de ácido
2-ceto-L-gulónico o
ésteres de ácido
2-ceto-L-gulónico.
La invención se refiere a un procedimiento para
la obtención de L-ascórbico, en el que se lactoniza
ácido
2-ceto-L-gulónico
libre o
2-ceto-L-gulonato de
alquilo con 3 a 10 átomos de carbono bajo condiciones ácidas en
presencia de un disolvente miscible con agua, y formando este
disolvente in situ un disolvente, en el que es poco soluble
el ácido ascórbico formado.
Para la obtención de ácido
L-ascórbico, en el pasado se han publicado una
pluralidad de variantes de procedimiento. Se encuentra una
recopilación, entre otros, en Crawford et al., Adv.
Carbohydrate Chem. 37, 79 (1980), así como en Ullmann's Encyclopedia
of Industrial Chemistry, Vol. A27, 551 - 557 (1996).
Son conocidos una serie de procedimientos para la
obtención de ácido ascórbico mediante reacción de ácido
2-ceto-L-gulónico
con un ácido.
De este modo, en la US 2,185,383 se describe la
reacción de ácido
2-ceto-L-gulónico
con ácido clorhídrico concentrado y ácido acético como
disolvente.
La JP-OS
58-177986 describe un procedimiento que comprende la
adición de etanol y acetona a la sal sódica de ácido
2-ceto-L-gulónico,
el neutralizado con ácido clorhídrico, la separación del cloruro
sódico precipitado mediante filtración, y a continuación el
mantenimiento de la mezcla de reacción a temperaturas en el
intervalo de 25ºC a 75ºC, obteniéndose ácido
L-ascórbico.
En la JP-AS
48-15931 se describe la reacción de ácido
2-ceto-L-gulónico
con un ácido mineral en un disolvente inerte, en presencia de una
substancia tensioactiva.
La WO 87/00839 reivindica un procedimiento en el
que se hace reaccionar una suspensión de ácido
2-ceto-L-gulónico en
un disolvente orgánico inerte en presencia de un agente tensioactivo
bajo catálisis ácida para dar ácido L-ascórbico.
La DE-A-195 47
073 describe un procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico mediante reacción de ácido
2-ceto-L-gulónico
con ácido mineral acuosa en una mezcla de disolventes, que contiene
un disolvente orgánico inerte, una acetona alifática, así como un
cloruro de ácido.
La WO 99/07691 describe la reacción de ácido
2-ceto-L-gulónico
con ácido clorhídrico concentrado a temperaturas entre 40 y
80ºC.
La EP-A-0 671 405
da a conocer un procedimiento para la obtención de
2-ceto-L-gulonato de
metilo o etilo mediante esterificado de ácido
2-ceto-L-gulónico
con metanol, o bien etanol, en presencia de un intercambiador iónico
ácido. Además, en esta solicitud se puede leer que los ésteres
citados anteriormente se pueden someter a una transposición alcalina
(lactonizado) para dar ácido ascórbico o una sal del mismo.
La US 5,391,770 describe el esterificado de ácido
2-ceto-L-gulónico
con subsiguiente lactonizado catalizado por bases de los ésteres
formados para dar sales de ácido L-ascórbico, y
liberación de ácido ascórbico mediante adición de un ácido
fuerte.
En la solicitud de patente publicada japonesa 22
113/75 se describe el esterificado de ácido
2-ceto-L-gulónico
con butanol, y el siguiente lactonizado catalizado por ácidos en
benceno como disolvente.
Las formas de ejecución citadas anteriormente de
trasposición catalizada por ácido de ácido
2-ceto-L-gulónico es
menos atractiva desde el punto de vista económico debido a su tiempo
de reacción largo, y a posibles reacciones sucesivas del ácido
ascórbico formado. Por regla general, es indispensable el empleo de
un disolvente inerte, para suprimir las reacciones sucesivas de
ácido ascórbico con ácido clorhídrico acuoso. En especial la
separación completa del catalizador cloruro de hidrógeno requiere un
gasto técnico elevado, que va acompañado casi siempre de el empleo
de un disolvente especial. No obstante, este tipo de procedimiento
se emplea muy ampliamente desde el punto de vista técnico. En el
caso de lactonizado catalizado por ácidos de ácido
2-ceto-L-gulónico,
su éster o su forma protegida con isopropilideno, por motivos
conocidos se requiere el empleo de determinados disolventes. Como
disolventes apropiados, para esta transposición discontinua en
disolución se emplean ventajosamente hidrocarburos apolares
halogenados o no halogenados, como por ejemplo tetracloruro de
carbono, cloroformo, dicloroetano,
1,2-tricloroetileno, percloroetileno o hidrocarburos
aromáticos, como tolueno, clorobenceno, benceno o xileno. Con buen
resultado se pueden emplear también carbonatos cíclicos, como por
ejemplo carbonato de propileno. Estos disolventes inertes conducen a
problemas de elaboración en la subsiguiente purificación del
producto de reacción ácido ascórbico, ya que frecuentemente forman
azeótropos separables por destilación sólo con gasto elevado, y se
pueden separar completamente del producto de valor sólo con
dificultad mediante evaporación o arrastre por vapor. Estas
destilaciones están vinculadas a pérdidas de producto y a una carga
del medio ambiente. Además, los disolventes no recuperados se deben
alimentar de nuevo al proceso en forma pura.
Otra dificultad consiste en que el ácido
2-ceto-L-gulónico,
al comienzo y en el desarrollo de la reacción, se presenta siempre
no disuelto en forma de una dispersión, y se efectúa reacción sólo
en la superficie cristalina. La adición de substancias tensioactivas
no altera apenas el desarrollo de reacción. Más bien, esta
substancia auxiliar se puede separar del producto crudo sólo con
dificultad, y significa pasos de elaboración adicionales para
conseguir la pureza deseada de ácido L-ascórbico.
Además son desventajosos los tiempos de reacción largos, y, por
consiguiente, los grandes volúmenes de instalación.
Las reacciones secundarias de ácido ascórbico con
el catalizador ácido, que se presentan en la transposición
catalizada por ácido de ácido
2-ceto-L-gulónico,
son bastantes conocidas. Por lo tanto, no existe procedimiento
técnico que no requiera el empleo de una purificación previa
técnicamente costosa, por ejemplo mediante una purificación con
carbón activo antes de la alta purificación de ácido ascórbico.
Según variante de procedimiento, el periodo de aplicación de este
filtro de carbón es diferente. No obstante, este reduce casi siempre
la rentabilidad del procedimiento total.
Se describen lactonizados continuos de ácido
2-ceto-L-gulónico y
ácido
diaceton-2-ceto-L-gulónico
en la US 2,462,251; la DE 29 39052; la GB 601789 y la GB 1222322. En
estos procedimientos es desventajoso que la recuperación de
catalizador, en especial la concentración de disolución de
catalizador acuosa, es costosa, y con ello desventajosa desde el
punto de vista económico.
En la DE 2939052 se describe el lactonizado
continuo de ácido
2-ceto-L-gulónico en
presencia de ácido clorhídrico acuoso a temperaturas por encima de
80ºC, y adición de alcoholes inferiores tras el enolizado. Mediante
extinción de la mezcla de reacción caliente con butanol se provoca
un enfriamiento rápido y una separación sensible del catalizador
como aceótropo. La recirculación de ácido clorhídrico se puede
realizar sólo con un concepto de procedimiento complejo y costoso,
como se describe anteriormente.
Por lo tanto, existe la tarea de poner a
disposición un procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico, que no presentara los inconvenientes
citados anteriormente.
Se solucionó este problema mediante un
procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico, caracterizado porque se lactoniza ácido
2-ceto-L-gulónico, o
una fusión de
2-ceto-L-gulonato de
alquilo con 3 a 6 átomos de carbono bajo catálisis ácida en
presencia de un disolvente exclusivamente, o mezcla de disolventes,
que es miscible con agua y forma in situ un disolvente en el
que el ácido ascórbico formado es poco soluble.
Además, en una forma preferente de ejecución, el
procedimiento según la invención está caracterizado porque comprende
los siguientes pasos:
- a)
- esterificado de ácido 2-ceto-L-gulónico o ácido 2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico en presencia de un catalizador ácido con un alcohol con 3 a 6 átomos de carbono,
- b)
- destilación del alcohol con 3 a 6 átomos de carbono excedente junto con el agua de reacción formada, y
- c)
- lactonizado de 2-ceto-L-gulonato de alquilo con 3 a 6 átomos de carbono formado bajo catálisis ácida, en presencia de un disolvente exclusivamente, o una mezcla de disolventes, que es miscible con agua, y forma in situ un disolvente en el que el ácido ascórbico formado es poco soluble.
En el ámbito del procedimiento según la
invención, en primer lugar se hace reaccionar ácido
2-ceto-L-gulónico o
ácido
2,3.4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico
en un paso de esterificado de una etapa en presencia de un
catalizador ácido para dar el éster de alquilo. El esterificado se
efectúa en un intervalo de temperaturas de -10 a 160ºC,
preferentemente de 20 a 100ºC, de modo especialmente preferente en
un intervalo de temperaturas de 40 a 95ºC.
Para el esterificado son apropiados
ventajosamente ésteres alquílicos superiores a partir de alcoholes
alquílicos saturados, ramificados o no ramificados, con un índice de
carbono mayor o igual a 3, preferentemente con un resto alquilo de 3
a 10 átomos de carbono, como por ejemplo n-propanol,
isopropanol, 1-butanol, 2-butanol,
2-metil-1-propanol,
2-metil-2-propanol,
1-pentanol, 2-pentanol,
3-petanol, 1-hexanol,
2-hexanol, 1-heptanol,
2-heptanol, 1-octanol,
2-octanol, 3-octanol,
1-nonanol, 2-nonanol,
1-decanol, 2-decanol,
4-decanol.
Preferentemente se emplean para el esterificado
aquellos alcoholes en los que el ácido L-ascórbico
es poco soluble. Son especialmente preferentes alcoholes con 4 a 6
átomos de carbono, seleccionados a partir del grupo constituido por
n-propanol, isopropanol, 1-butanol,
2-metil-1-propanol,
2-metil-2-propanol,
1-pentanol o 1-hexanol, son muy
especialmente apropiados 1-butanol y
1-pentanol.
En este caso se emplea el alcohol en un exceso
molar de 2 a 10 veces, preferentemente de 3 a 6 veces, referido al
ácido
2-ceto-L-gulónico, o
bien ácido 2,3-:
4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico empleado.
4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico empleado.
Para la síntesis se emplea preferentemente ácido
2-ceto-L-gulónico
como material de partida. En este caso se puede emplear el ácido
tanto en forma cristalina, a modo de ejemplo como monohidrato de
secado o húmero de centrifugado, o como compuesto anhidro, como
también como disolución acuosa, a modo de ejemplo como disolución de
fermentación concentrada.
Por regla general, el monohidrato de ácido
2-ceto-L-gulónico se
produce en la cristalización a partir de agua o disolventes
orgánicos hidratados. Mediante centrifugado de la papilla cristalina
es accesible monohidrato húmedo. Este se puede emplear como producto
húmedo de centrifugado directamente en la subsiguiente reacción de
esterificado, o secar bajo condiciones suaves.
También es posible emplear directamente en la
reacción de esterificado una disolución acuosa concentrada de
2-ceto-L-gulónico.
El disolvente excedente se elimina antes o después de la reacción de
esterificado, por ejemplo mediante extracción y separación de fases
o destilación hacia otro. Este modo de proceder es apropiado en
especial para una disolución de ácido cetogulónico a partir de un
proceso de obtención fermentativo. Tras separación de la biomasa a
través de procedimientos estándar, como filtración, centrifugado o
precipitación, se puede emplear directamente la disolución de
fermentación, teñida en la mayor parte de los casos, preferentemente
tras extracción líquido-líquido. Como se describe
anteriormente, después se elimina el disolvente excedente, antes o
durante la reacción de esterificado, por ejemplo mediante separación
de fase o destilación azeótropa.
Se obtiene ácido ácido
2-ceto-L-gulónico
anhidro, entre otros, a partir del monohidrato cristalino, en caso
dado húmedo de centrifugado, mediante secado.
Ventajosamente, en el procedimiento según la
invención se puede prescindir del secado, o bien deshidratado de
monohidrato de ácido
2-ceto-L-gulónico,
ya que en la subsiguiente reacción de activado según la invención se
lleva a cabo, así y todo, un deshidratado azeótropo.
Mediante adición de una cantidad 0,005 a 0,1
molar, preferentemente 0,005 a 0,05 molar de un catalizador ácido,
en forma libre o enlazada a modo de polímero (como intercambiador
catiónico fuertemente ácido) o de su éster, se cataliza la reacción
de esterificado. Bajo la denominación "intercambiador catiónico
ácido" se debe entender resinas adquiribles comercialmente, como
por ejemplo intercambiador iónico Lewatit® S 100 y SP 112 (Bayer) o
Amberlite® 18 e IRA 120 o Amberlyst® 15 o Duolite® C 20, C 26 y C
264 (Rohm & Haas) o Dowex®. También son apropiadas como
catalizador las zeolitas clásicas.
Como catalizadores adicionales, también son
apropiados ácidos orgánicos o ácidos minerales, o bien sus
derivados. Entre estos cuentan, a modo de ejemplo, ácido fosfórico,
fosfato de monobutilo, fosfato de dibutilo, fosfato de monopentilo,
fosfato de dopentilo, ácido sulfúrico, sulfato de monobutilo,
sulfato de monopentilo, cloruro de hidrógeno, ácido
p-toluenosulfónico, ácido metanosulfónico, ácido
clorosulfónico, ácido trifluoracético, y otros ácidos anhidros
fuertes.
También se pueden emplear como catalizadores de
esterificado ácidos ácido
2-ceto-L-gulónico,
ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico
o ácido L-ascórbico.
Sin embargo, preferentemente se emplea ácido
sulfúrico, ácido metanosulfónico o sulfatos de monoalquilo de los
alcoholes con 3 a 6 átomos de carbono empleados, de modo
especialmente preferente cítese ácido sulfúrico. Los sulfatos de
monoalquilo eliminan ácido sulfúrico a temperaturas por encima de
70ºC [(Popelier, Bull. Soc. Chim. Belg. 35, 265 (1926)], que actúa
como catalizador. Por lo tanto, en el caso de empleo de estos
catalizadores, casi siempre es posible un esterificado sólo a
temperaturas elevadas.
Para conseguir una conversión lo más completa
posible en el esterificado es ventajoso eliminar lo más
completamente posible el agua de reacción. En el presente
procedimiento se separa por destilación ventajosamente el agua de
reacción con alcohol excedente. El resto se efectúa en un intervalo
de presión de 20 mbar a presión normal, preferentemente en un
intervalo de 100 a 800 mbar. En este caso, el alcohol sirve como
agente de arrastre para el agua de reacción formada. Los alcoholes
con menos de 3 átomos de carbono no son tan apropiados, pero en
principio son posibles a tal efecto. El destilado se emplea para
otras reacciones de esterificado tras la eliminación de agua
mediante separación de fases, secado por destilación o secado
mediante agentes deshidratantes, como por ejemplo tamices
moleculares.
Como disolvente para la eliminación del agua se
emplea ventajosamente el alcohol de esterificado, o una mezcla de
este alcohol y otro disolvente no miscible con agua. Se debe
entender por disolvente no miscible con agua disolventes que se
disuelven en agua con menos de un 2% en peso. Los alcoholes a
emplear según la invención tienen sólo una capacidad limitada para
el esclusado del agua de reacción. En especial en el caso de
concentraciones de ácido de catalizador elevadas o tiempos de
esterificados corto, es ventajoso añadir un segundo disolvente como
agente de arrastre de agua ya en al reacción de esterificado. Este
disolvente formará un azeótropo de bajo punto de ebullición con
agua, y será miscible, en caso dado, con el alcohol sólo de manera
limitada, para poder recircular de este modo el alcohol durante la
reacción de esterificado tras separación de fases. De este segundo
disolvente se requieren sólo cantidades reducidas, ventajosamente un
10 a un 50% en moles, referido a ácido
2-ceto-L-gulónico.
Ventajosamente se emplean a tal efecto
hidrocarburos apolares halogenados, como por ejemplo tetracloruro de
carbono, cloroformo, dicloroetano,
1,2-tricloroetileno, percloroetileno, o
hidrocarburos aromáticos, como tolueno, xileno. Por lo demás,
también se puede emplear carbonato de propileno. Como disolvente
preferente cítese percloroetileno. En otro régimen ventajoso se
emplean halogenuros de alquilo con 1 a 6 átomos de carbono, que se
derivan de alcoholes que tienen sólo un grupo hidroxi.
El grado de conversión de ácido
2-ceto-L-gulónico en
la reacción de esterificado se sitúa claramente por encima de un 90,
preferentemente en el intervalo de un 95 a un 99%, en el
procedimiento según la invención.
En el transcurso de la reacción de esterificado
se disuelve el ácido
2-ceto-L-gulónico,
con lo cual se tiene un buen indicador óptico para el progreso de la
reacción. En dependencia de la cantidad de ácido catalizador
empleado, esto se efectúa en un intervalo de tiempo de pocos minutos
a varias horas. Temperaturas elevadas, por ejemplo en el intervalo
de 30 a 150ºC, favorecen la conversión en la reacción de
esterificado. Hacia el final de la reacción, cuando se ha separado
por destilación una gran parte de alcohol excedente, la mezcla de
reacción se vuelve más viscosa. Ventajosamente, se puede considerar
concluida la reacción de esterificado cuando se ha producido una
fusión exenta de disolvente y agua del correspondiente
ceto-L-gulonato de alquilo. La
viscosidad de esta fusión es dependiente de las propiedades de
substancia del respectivo
2-ceto-L-gulonato y
de la temperatura.
La mezcla de reacción solidifica en el
enfriamiento de un intervalo de temperaturas de 20 a 40ºC. En el
calentamiento se forma de nuevo la fusión de manera reversible y sin
descomposición. Una nueva adición de alcohol anhidro para completar
la reacción de esterificado, como se describe, a modo de ejemplo, en
la WO 99-3853, no es necesaria bajo las condiciones
citadas anteriormente, ya que a) se efectúa la reacción de
esterificado casi completamente y b) según la enseñanza de la
presente invención no es forzosamente necesaria una conversión del
100%. En el caso de empleo de monohidrato de ácido
ceto-L-gulónico no es necesaria una
cantidad de alcohol más elevada al comienzo del esterificado. Se
determina la velocidad de esterificado mediante el contenido en agua
residual del alcohol recirculado.
En lugar de ácido
2-ceto-L-gulónico,
también se puede esterificar del mismo modo ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico
bajo las condiciones citadas anteriormente. En este caso se efectúa
adicionalmente una eliminación de los grupos protectores de acetona.
Para la eliminación se requieren dos equivalentes molares de agua,
mientras que se forma simultáneamente un equivalente molar de agua
en la reacción de esterificado. Esto significa que, en lugar de
agentes deshidratantes y procedimientos de secado físicos, también
se pueden emplear reacciones químicas para la eliminación del agua
de reacción. De la manera más sencilla, por consiguiente, se emplea
el monohidrato de ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico.
La reacción se efectúa igualmente en el intervalo de presión y
temperatura descrito anteriormente.
La acetona formada se separa por destilación como
producto de bajo punto de ebullición durante la reacción de
esterificado al comienzo, o bien junto con disolvente hidrato
excedente, y se puede recircular tras aislamiento y obtención
pura.
La reacción de esterificado de ácido
2-ceto-L-gulónico, o
bien ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico,
se puede realizar discontinua o continuamente. En el caso de
esterificado continuo se lleva a cabo la destilación azeotrópica, a
modo de ejemplo, en una cascada de calderas de agitación, o un
evaporador de película delgada, o en instalaciones de funcionamiento
similar. También bajo estas condiciones, al final de esterificado se
produce una forma fundida del correspondiente
2-ceto-L-gulonato de
alquilo. La ventaja de este modo de trabajo consiste, a modo de
ejemplo en comparación con el esterificado discontinuo, en que el
tiempo de reacción se sitúa claramente por debajo de una hora con la
misma conversión y la misma pureza.
En la forma preferente de ejecución del
procedimiento según la invención, tras los pasos del procedimiento
a) y b) se obtiene una fusión, o bien una forma fundida de éster,
que es convenientemente fluida, y se puede transportar fácilmente en
conductos tubulares. Esta fusión se puede lactonizar sin
aislamiento, o bien sin purificación adicional, directamente por
debajo de 100ºC a presión normal bajo catálisis ácida, en presencia
exclusivamente de un disolvente o mezcla de disolventes, que es
miscible con agua, y forma in situ un disolvente en el que el
ácido ascórbico formado es poco soluble, en este caso se libera el
alcohol empleado en el activado, y se transpone el ácido
2-ceto-L-gulónico
para dar ácido L-ascórbico de pureza elevada.
A continuación de la reacción de esterificado de
ácido
2-ceto-L-gulónico, o
bien ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico,
en el paso de procedimiento c) se efectúa la transposición
(lactonizado) del éster formado -en forma de su fusión- para dar
ácido L-ascórbico en presencia de un catalizador
ácido. En este caso se trata preferentemente de una fusión anhidra.
El lactonizado según el procedimiento reivindicado se puede efectuar
también partiendo del ácido
2-ceto-L-gulónico
libre, o bien ha sido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico.
No obstante, por regla general esto conduce a pérdidas de
rendimiento insignificantes.
Es objeto de la presente invención un lactonizado
de ácido
2-ceto-L-gulónico,
ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico,
o su éster de alquilo con 3 a 6 átomos de carbono, en ausencia de un
disolvente inerte, como hidrocarburos apolares halogenados, como por
ejemplo tetracloruro de carbono, cloroformo, dicloroetano,
1,2-tricloroetileno o percloroetileno o
hidrocarburos aromáticos, como tolueno, benceno o xileno; no
obstante, en presencia exclusivamente de un disolvente o mezcla de
disolventes, que es miscible con agua y forma in situ un
disolvente en el que el ácido ascórbico formado es poco soluble. Se
debe entender por disolventes, o bien mezclas de disolventes
miscibles con agua disolventes o sus mezclas, que contienen, a
temperatura ambiente (= 23ºC), al menos un 5% en peso,
ventajosamente al menos un 7% en peso, preferentemente al menos un
10% en peso, de modo muy especialmente preferente al menos un 20% en
peso de agua. Se debe entender por poco soluble para ácido ascórbico
una solubilidad de menos de 2 g/l, preferentemente de menos de 1 g/l
en el disolvente a temperatura ambiente. El disolvente o mezcla de
disolventes se añade al comienzo de la reacción de lactonizado, y/o
está aún presente a partir de la reacción de esterificado tras
destilación incompleta de disolvente. En caso necesario, se puede
añadir de modo subsiguiente discontinua o continuamente durante la
reacción. A partir de este disolvente o de esta mezcla de
disolventes se forma in situ un disolvente subsiguiente, en
el que el ácido ascórbico es soluble sólo difícilmente. Este
disolvente subsiguiente se puede añadir a la reacción de lactonizado
ventajosamente ya antes del comienzo de la reacción, y en caso dado
durante la reacción, de manera discontinua o continua.
Como disolvente o mezcla de disolventes son
apropiados ventajosamente alcoholes con 1 a 6 átomos de carbono, que
portan sólo un grupo hidroxi, o sus mezclas. Se pueden emplear
alcoholes primarios, secundarios o terciarios, o sus mezclas, son
preferentes alcoholes primarios o secundarios. De modo ventajoso se
emplean los mismos alcoholes superiores según la invención, que se
emplean para el esterificado de ácidos
ceto-gulónicos. Estos son especialmente alcoholes
con un índice de carbono mayor o igual a 3, por ejemplo
n-propanol, isopropanol, n-butanol,
iso-butanol, terc-butanol,
1-petanol, 2-pentanol,
3-pentanol, 1-hexanol,
2-hexanol, 1-heptanol o
2-heptanol. Preferentemente se emplea
n-butanol, iso-butanol o
terc-butanol. Son especialmente preferentes los
alcoholes puros de los alcoholes con 1 a 6 átomos de carbono citados
anteriormente, ya que se pueden separar fácilmente. Los alcoholes
citados anteriormente, a modo de ejemplo en presencia de ácido
clorhídrico o cloruro de hidrógeno forman los correspondientes
halogenuros de cloroalquilo, en los que el ácido ascórbico es
soluble sólo difícilmente. Estos halogenuros de cloroalquilo, en
combinación con los alcoholes de partida, posibilitan una
purificación fácil y sencilla del ácido ascórbico producido, y se
pueden recircular de modo conveniente y sencilla en el proceso. Los
halogenuros de monoalquilo formados in situ en cantidades
reducidas simplifican la purificación del producto de lactonizado
ácido ascórbico. Si es necesario, estos halogenuros de alquilo se
pueden añadir a la reacción antes y durante el lactonizado de manera
discontinua o continua. Los halogenuros de alquilo ventajosos son
halogenuros de alquilo con 1 a 6 átomos de carbono seleccionados a
partir del grupo cloruro de etilo, cloruro de propilo, cloruro de
butilo, cloruro de terc-butilo, cloruro de pentilo o
cloruro de hexilo. Son especialmente preferentes cloruro de butilo,
cloruro de terc-butilo o cloruro de pentilo.
En el caso del procedimiento según la invención
se lleva a cabo la trasposición ventajosamente con un éster, por
ejemplo con el éster butílico de ácido
2-ceto-L-gulónico, o
de ácido
2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico.
El lactonizado se puede llevar a cabo como se describe
anteriormente, pero también con pérdidas de rendimiento
insignificantes, en presencia del ácido libre.
En el caso de empleo de éster butílico para el
lactonizado y depósito de los alcoholes citados anteriormente,
preferentemente en forma de butanol, se forma cloruro de butilo en
cantidades reducidas a partir de butanol y cloruro de hidrógeno y/o
ácido clorhídrico acuoso. Esto influye sobre la reacción de
lactonizado ventajosamente. En especial, esto ejerce una influencia
ventajosa en el caso de control de reacción continuo preferente en
un reactor tubular, ya que el disolvente producido adicionalmente
proporciona una reducción subsiguiente de la solubilidad del
producto del valor. Con ello se puede introducir en el reactor
tubular con una concentración más elevada de éster de ácido
gulónico, a modo de ejemplo de
2-ceto-L-gulonato de
butilo. El rendimiento espacio-tiempo se mejora de
manera significativa. Como ventaja adicional, además de rendimientos
y purezas elevados comparables o mejores respecto al estado de la
técnica, este disolvente ofrece también la posibilidad de una
recirculación de disolvente simultanea sencilla. Las pérdidas
insignificantes de disolvente en el transcurso de la elaboración del
producto crudo se compensan durante la reacción de transposición
mediante la formación subsiguiente de disolvente deseada. En un
régimen ventajoso del procedimiento, a través de la adición de
correspondientes halogenuros de alquilo, como los halogenuros de
cloroalquilo preferentes, se pueden compensar las pérdidas, o bien
se puede ajustar una concentración definida, ventajosamente más
elevada, de halogenuros de alquilo en el procedimiento.
En comparación con el estado de la técnica, según
el cual se puede recuperar el alcohol puro requerido para el
esterificado, a modo de ejemplo n-butanol o
n-propanol, sólo mediante una destilación compleja
de varias etapas del disolvente inerte que forma un azeótropo con el
alcohol, por ejemplo percloroetileno, esto significa una
simplificación notable del procedimiento. De este modo, cloruro de
butilo con butanol no forma un azeótropo bajo las condiciones de
elaboración de disolvente.
El procedimiento de lactonizado según la
invención, así como el esterificado precedente, se pueden llevar a
cabo continuamente de manera ventajosa. También se pueden llevar a
cabo continuamente etapas de procedimiento aisladas. A modo de
ejemplo se efectúa el lactonizado de éster butílico tras
calentamiento rápido a temperatura de reacción en un reactor
tubular, ventajosamente en una mezcla constituida por
n-butanol/cloruro de butilo/HCl y
agua.
agua.
Mediante el empleo de los citados disolventes, el
ácido clorhídrico o el cloruro de hidrógeno ventajoso, empleado como
catalizador, se puede devolver directamente tras la reacción
mediante descompresión espontánea en un sistema evaporador, con una
parte del disolvente empleado, o bien mezcla de disolventes. La
costosa concentración, habitualmente necesaria, de ácido catalizador
diluido formado antes de la recirculación se puede suprimir
completamente. También se puede suprimir el intercambiador iónico
instalado adicionalmente, presente por regla general, para el
neutralizado de aguas madre.
Otra ventaja del procedimiento según la invención
consiste en que, en contrapartida a los procedimientos conocidos,
los componentes colorantes y otros productos secundarios indeseables
permanecen en la fase de butanol tras la fracción de la fase de
butanol con agua, y se pueden esclusar como producto de cola
mediante evaporación simple.
Mediante estas medidas, en el procedimiento según
la invención se puede prescindir sensiblemente de una eliminación de
productos secundarios teñido e indeseables mediante un lecho de
carbón activo.
El procedimiento para el lactonizado continuo,
como se describe anteriormente, se puede combinar ventajosamente con
el esterificado continuo de ácidos ceto-gulónicos.
Las disoluciones alcohólicas producidas en el procedimiento, a modo
de ejemplo la disolución, o bien fusión butanólica, se puede someter
directamente al lactonizado continuo.
Para la reacción del procedimiento según la
invención son apropiados especialmente
2-ceto-L-gulonatos o
diaceton-2-ceto-L-gulonatos.
La obtención de ésteres no está limitada al procedimiento descrito
anteriormente, sino que, en este caso, sirve únicamente para la
ilustración del modo de trabajo ventajoso. La obtención de ésteres,
a modo de ejemplo también a partir de una disolución de fermentación
acuosa, en caso dado mediante integración de procedimientos de
purificación clásicos (intercambio iónico, adsorción de carbón
activo o procedimientos similares), mediante esterificado por
extracción o esterificado directo en una columna de reacción, en
buenos rendimientos.
La transposición (= lactonizado), conforme al
procedimiento según la invención, se efectúa a temperaturas por
encima de 60ºC, ventajosamente en un intercambio de temperaturas de
70 a 150ºC, preferentemente entre 70 y 130ºC, de modo especialmente
preferente entre 75 y 110ºC. Si se realiza el procedimiento
continuamente, se debe mantener la temperatura ventajosamente por
encima de 90ºC. El tiempo de reacción se adapta a la temperatura de
transposición correspondiente de modo conocido para el especialista.
La presión de la reacción se sitúa ventajosamente entre 1 y 20 bar,
ventajosamente entre 1 y 15 bar, preferentemente entre 1 y 10, de
modo especialmente preferente entre 2 y 6 bar. También se puede
llevar a cabo el lactonizado a presión reducida, no obstante, esto
no es razonable. Los tiempos de reacción de reacción se sitúan en el
intervalo de temperaturas citado anteriormente a presión normal,
preferentemente entre 0,25 y 25 horas. Bajo estas condiciones se
alcanzan rendimientos elevados y purezas elevadas de ácido
L-ascórbico.
Para el éxito de la reacción de trasposición es
de significado decisivo el ácido catalizador empleado. Los ácidos
minerales, como por ejemplo ácido fosfórico o ácido sulfúrico, son
apropiados, pero proporcionan rendimientos reducidos en producto de
valor. Ventajosamente se emplea ácido clorhídrico, como ácido
clorhídrico acuoso concentrado, o bien como gas, que se introduce
directamente en la mezcla de trasposición. Para la trasposición se
requiere agua. Por lo tanto, en el caso de empleo de cloruro de
hidrógeno se debe añadir la cantidad necesaria de agua. Una
concentración de ácido demasiado elevada provoca rendimientos más
reducidos en producto de valor y purezas peores en presencia de
agua. Una concentración de un 0,5 a un 10%, preferentemente un 0,75
a un 7,5, de modo especialmente preferente de un 1 a un 5% referido
a gas de cloruro de hidrógeno en la mezcla indicada anteriormente a
partir de alcohol superior y disolvente, se emplea
preferentemente.
El ácido catalizador se puede disponer en el
reactor de trasposición con el disolvente inerte, introducir en
forma de gas en el disolvente a temperaturas hasta 50ºC, o añadir
como disolución acuosa a la mezcla de trasposición.
Para tiempos de trasposición más largos a
temperaturas más reducidas según la invención, por regla general se
puede introducir preferentemente la forma fundida, a modo de ejemplo
de 2-ceto-L-gulonato
de alquilo, preferentemente del éster butílico, en el disolvente
dispuesto, junto con el catalizador, o se trabaja de manera inversa.
En todos los casos es importante para el éxito de la trasposición un
entremezclado suficiente de ácido con la mezcla de reacción. Hacia
el final de la trasposición, el ácido L-ascórbico
formado precipita en forma cristalina, y se puede aislar mediante
procedimientos habituales, como por ejemplo separación mediante
filtración por succión, centrifugado, separación por presión o
extracción. Tras el lavado con el alcohol, que también se empleó
para el esterificado, y el secado, se obtiene la vitamina C como
producto crudo en purezas elevadas de al menos un 95%,
preferentemente al menos un 97%, de modo especialmente preferente un
98%, de modo muy especialmente preferente al menos un 99% de pureza
química, y buenos rendimientos, de al menos un 80%, preferentemente
al menos un 85%, de modo especialmente preferente al menos un
87%.
Mediante el procedimiento ventajoso según la
invención se puede mejorar significativamente la pureza y el
rendimiento del producto de reacción. De modo ventajoso, en la
trasposición se generan adicionalmente cantidades, reducidas in
situ de manera selectiva, de carbono activado en forma finamente
distribuida, mediante lo cual se pueden adsorber y separar
fácilmente por vía mecánica trazas de productos secundarios
indeseables. Con ello no se requiere una purificación costosa de
ácido L-ascórbico producido. La fracción de carbono
activado se sitúa en el intervalo de un 0,1 a un máximo de un 0,8%.
Estas cantidades son suficientes para adsorber de manera eficaz
impurezas, a modo de ejemplo teñidas, que pueden proceder, en caso
dado, de ácido
2-ceto-L-gulónico
obtenido mediante fermentación. En el transcurso del aislamiento de
ácido ascórbico se puede separar cómodamente el carbono formado.
Se influye sobre el rendimiento y la pureza de
vitamina C mediante la composición de la mezcla de disolventes en el
desarrollo de la transposición. Una concentración de agua demasiado
elevada reduce el rendimiento. Por consiguiente, el contenido en
agua en esta mezcla se debía situar en el intervalo de un 1 a un
10%, preferentemente en el intervalo de un 2 a un 7%. Hacia el final
de la trasposición, la mezcla de trasposición contiene
ventajosamente un 50 a un 90% en peso de disolvente, y un 50 a un
10% en peso de alcohol formado. En esta mezcla, el ácido
L-ascórbico es poco soluble, y todo los demás
eductos, o bien productos secundarios, y el ácido catalizador, son
fácilmente solubles.
La recirculación y elaboración por destilación
del disolvente, o bien mezcla y disolventes, se efectúa
ventajosamente según el procedimiento representado en la figura
1.
La figura 1 muestra de manera ejemplar el
esterificado de ácido
2-ceto-L-gulónico
con butanol. La mezcla de disolventes butanol-agua
formada en la reacción de esterificado se alimenta a la elaboración
de disolvente. Esta corriente de productos se alimenta
adicionalmente las aguas madre producidas en la reacción de
esterificado, que contienen cloruro de butano, butanol y agua (en
caso dado productos de punto de ebullición elevado). La separación
de azeótropo cloruro de butilo/agua se puede conseguir mediante una
destilación de presión mixta simple, o mediante una destilación por
extracción, en las instalaciones conocidas según el estado de la
técnica. En el caso de empleo según el estado de la técnica de otros
disolventes halogenados, como por ejemplo percloroetileno, sería
necesaria la separación de azeótropo butanol/percloroetileno. Esto
es muy costoso.
Bajo las mismas condiciones bajo las que se
pueden trasponer los
2-ceto-L-gulonatos
de alquilo, también se puede hacer reaccionar el producto de
esterificado partiendo de ácido
diaceton-2-ceto-L-gulónico.
Los rendimientos y purezas son comparables.
El procedimiento según la invención se lleva a
cabo preferentemente de manera continua. A pesar de que también son
apropiados una serie de otros catalizadores ácidos, como por ejemplo
ácidos minerales, también en el caso de trasposición realizada
continuamente se trabaja de modo preferente en presencia del
catalizador que forma azeótropos cloruro de hidrógeno. Su
efectividad se puede fomentar, o bien aumentar, si se trabaja con un
catalizador sobre fase sólida, por ejemplo en presencia de una
zeolita halogenada, como se describe en la EP 988891. Los
catalizadores de este tipo se distinguen, entre otras cosas, por
concentraciones de cloruro elevadas en la superficie, y periodos de
aplicación sorprendentemente
largos.
largos.
En contrapartida al tipo de procedimiento
discontinuo, la reacción continua se realiza bajo presión.
Según substancia de empleo, el tiempo de
residencia en el reactor tubular se sitúa en el orden de magnitud de
1 minuto a 1 hora. En el caso de empleo de
2-ceto-L-gulonato de
butilo, son suficientes tiempos de residencia en el orden de
magnitud de 5 a 20 minutos. La composición de educto es importante
para el tiempo de residencia y, por consiguiente, se puede adaptar a
las respectivas circunstancias por el especialista según criterios
habituales. Se selecciona el tiempo de residencia de modo que la
circulación en el reactor se asemeje a una circulación de
injerto.
La disolución de éster alcohólica, como la
disolución butanólica de éster butílico, y una mezcla de
alcohol/halogenuro de alquilo/cloruro de hidrógeno/agua, como
n-butanol, cloruro de butilo/cloruro de hidrógeno y
agua, se alimentan al reactor tubular a través de un mezclador tras
rápido calentamiento a temperatura ambiente. Se deben evitar tiempos
de residencia largos durante la fase de calentamiento, ya que como
en el caso contrario, se pueden producir reacciones sucesivas. Para
el calentamiento rápido son apropiados cambiadores de calor comunes
de rendimiento elevado, bucles de inducción o calentadores de paso
de microondas comerciales, por ejemplo \muWaveflow 2541 (firma
Püschner).
Una vez concluida la reacción se descomprime
bruscamente la mezcla de reacción en un evaporador que trabaja bajo
presión normal, y se evapora una parte del disolvente. Para la
descompresión y evaporación subsiguiente son apropiados en especial
evaporadores de corriente por gravedad.
De este modo se extrae a partir de la descarga de
reacción líquida una mezcla de productos constituida por
n-butanol/cloruro de butilo/HCl y agua, y se
alimenta a un condensador post-conectado.
La elaboración de esta mezcla de productos se
efectúa de modo habitual y muy sencillo mediante condensación a
presión normal. Tras la condensación se devuelve directamente a la
trasposición la mezcla con la cantidad principal de cloruro de
hidrógeno, mediante transporte, por ejemplo con una bomba de émbolo
o membrana.
En la cola del evaporador se produce un ácido
ascórbico crudo casi exento de cloruro de hidrógeno en disolución
alcohólica. A modo de ejemplo en n-butanol.
Para la purificación media se somete la descarga
de reacción a una extracción con agua. Según el estado de la
técnica, esta se puede efectuar en una instalación
mezcladora-asentadora de funcionamiento continuo, o
en una columna de extracción.
Los componentes colorantes y otros productos
secundarios indeseables quedan en la fase de butanol orgánica. El
ácido ascórbico obtenido de este modo se encuentra en al fase acuosa
casi incolora, y tiene una pureza sorprendentemente elevada. Esta se
sitúa en el orden de magnitud de un 98,5 - 99,5%.
Tras separación del butanol restante a partir de
la fase acuosa mediante rectificación, se alimenta las aguas madre
directamente a la cristalización como producto de cola.
En los ejemplos de ejecución descritos a
continuación se describen formas de ejecución ventajosas.
Los rendimientos y purezas de los ensayos
descritos no están optimizados, y se refieren a vitamina C aislada,
desecada. Los datos de rendimiento se basan en% en moles. La pureza
del
2-ceto-L-gulónico y
del ácido
diaceton-2-ceto-L-gulónico
se calibró mediante HPLC frente a una muestra de referencia. El
contenido en vitamina C se determinó en el producto crudo con el
método de titración yodométrico habitual.
Se obtuvo el éster butílico empleado para la
transposición discontinua o continua en una columna de esterificado
de funcionamiento continuo.
La columna de ensayo tenía un diámetro de 30 mm.
La columna estaba equipada con empaquetaduras de chapa por encima de
una altura de 3 m. El número de etapas de separación teóricas de la
columna se separa en un total de 18 etapas de separación. La
alimentación de ácido cetogulónico acuoso estaba aplicada a la etapa
de separación teórica decimosegunda (contando desde abajo). La
alimentación para n-butanol y para la cantidad
catalítica de ácido sulfúrico se encontraba en la cabeza de la
columna.
A una presión de cabeza de 580 mbar se
alimentaron 100 g/h de disolución acuosa de ácido
2-ceto-L-gulónico al
50% en la etapa de separación teórica número 12. En la cabeza de la
columna se alimentaron 173 g/h de n-butanol junto
con 0,032 moles de ácido sulfúrico (al 98%) por mol de ácido
cetogulónico. Se ajustó una temperatura de cola de 103ºC. El
azeótropo agua/n-butanol se condensó en la cabeza de
la columna y se condujo a un separador. Se extrajo y se eliminó la
fase acuosa inferior. Se añadió de nuevo la fase orgánica superior
en la cabeza de la columna. A partir de la cola de la columna se
extrajeron 63,5 g/h de KGS como disolución butanólica al 30%. Esto
corresponde a un rendimiento medio de un 98,8%.
Se combinó la mezcla de reacción a partir del
esterificado, realizado continuamente, de 594 g (3 moles) de ácido
2-ceto-L-gulónico
anhidro y 329 ml (3,6 moles) de n-butanol en 730 ml
(7 moles) de cloruro de 1-butilo con 79 g (0,8
moles) de ácido clorhídrico concentrado, y se agitó de modo
subsiguiente 17 horas a 75ºC. El ácido L-ascórbico
precipitado a partir de la mezcla de reacción teñida de oscuro se
separó mediante filtración por succión, se lavó de modo subsiguiente
con n-butanol, y se secó en vacío.
Rendimiento: 458 g (86%) de cristalizado gris con
una pureza de vitamina C de un 99%.
Mediante procedimientos conocidos por la
literatura, por ejemplo recristalización, se pudo obtener vitamina C
de pureza elevada.
Según el ejemplo 2, en lugar de ácido
2-ceto-L-gulónico
anhidro se empleó ácido
2-ceto-L-gulónico
monohidrato. Rendimiento en ácido L-ascórbico
(producto crudo) ascendía a un 85% (pureza 98,3%).
Según el ejemplo 2, en lugar de ácido
2-ceto-L-gulónico
anhidro se empleó una disolución acuosa de ácido
2-ceto-L-gulónico al
30% en la reacción de esterificado. El rendimiento en ácido
L-ascórbico (producto crudo) ascendía a un 85,3%
(pureza 98,5%).
En una mezcla de disolvente constituida por 730
ml (7 moles) de cloruro de 1-butilo y 329 ml (3,6
moles) de n-butanol se suspendieron 594 g (3 moles)
de ácido
2-ceto-L-gulónico,
se calentaron a 73ºC, y se agitaron 20 horas de modo subsiguiente
tras adición de 79 g (0,8 moles) de ácido clorhídrico concentrado.
Los cristales precipitados, teñidos de negro grisáceo se separaron
mediante filtración por succión, se lavaron de modo subsiguiente con
butanol, y se secaron en vacío. Rendimiento: 79%. La pureza del
producto ascendía sólo a un 97,5%.
En analogía al ejemplo 1 y 2 se esterificó y se
transpuso. No obstante, la diferencia consistía en que la mezcla de
esterificado dorada se introdujo con agitación en cloruro de
butilo/ácido clorhídrico. El rendimiento en producto crudo de secado
ascendía a un 89% (pureza 99,5%).
Según el ejemplo 1 y 2 se esterificó y se
traspuso. Se extrajo dos veces el ácido L-ascórbico
precipitado con un total de 450 ml de agua, y se purificó tras el
clarificado por filtración. En la disolución acuosa se encontraba un
87% d ácido L-ascórbico con una pureza de un 99%
tras concentración por evaporación cuidadosa en vacío.
En 667 g (9 moles) de n-butanol
se suspendieron 584 g (2 moles) de ácido
diaceton-2-ceto-L-gulónico
monohidrato, y se evacuaron a 200 mbar tras adición de 5 g de ácido
sulfúrico concentrado. Tras calentamiento a 85ºC se separaron por
destilación 580 g de n-butanol que contenía acetona
y agua después de 2 horas. Se mezcló el residuo viscoso, teñido de
dorado, con 730 ml (7 moles) de cloruro de butilo, y se traspuso 17
horas a 72 - 75ºC tras adición de 84 ml de ácido clorhídrico
concentrado. El ácido L-ascórbico precipitado se
separó mediante filtración por succión, se lavó con
n-butanol y se secó en vacío. Se obtuvo 580 g (87%)
de un producto crudo gris claro con una pureza de un 98,9%.
En los siguientes ejemplos se describe la
combinación con el esterificado continuo de ácido
ceto-L-gulónico para dar éster
KGS-butílico.
A partir del circuito de cola de la columna de
esterificado se condujeron aproximadamente 1.000 g/h de disolución
butanólica de
2-ceto-L-gulonato de
butilo al 25% a través de un cambiador de calor en la bomba de
reacción. Se condujo la mezcla de disolventes
n-butanol/cloruro de butilo/HCl/agua recirculada a
la bomba de reacción a través del cambiador de calor. Se ajustó a
120ºC la temperatura de salida tras el cambiador de calor. La
presión ascendía a 3,9 bar. En la bomba de reacción y en el reactor
subsiguiente se mantuvo la temperatura en 120ºC.
Se descomprimió espontáneamente la mezcla de
reacción en el evaporador.
Se accionó el evaporador a presión normal, de
ello resultó una temperatura de evaporación de 108ºC. Se obtuvieron
en el condensador, y se devolvieron al reactor, aproximadamente
1.950 g/h con una composición de un 82% de
n-butanol, un 3% de cloruro de butilo.
En la cola del evaporador se extrajeron
aproximadamente 1.050 g/h con una composición de un 82% de
n-butanol, un 0,3% de cloruro de butilo, 1.000 ppm
de HCl, un 1% de agua y un 16% de ácido ascórbico. La temperatura de
la descarga de cola ascendía a 108ºC. La descarga de cola se condujo
a través del refrigerante, y se enfrió a una temperatura de
30ºC.
30ºC.
Después se extrajo el producto de cola del
evaporador en una instalación de extracción de 2 etapas con agua. La
fase de butanol teñida de negro se separó de los componentes
colorantes y otros productos secundarios en el evaporador. Se
devolvió el destilado hidratado a la columna de esterificado.
La fase acuosa incolora tenía la siguiente
composición:
| 30% | ácido ascórbico |
| 10% | n-butanol |
| 60% | agua |
| < 0,1% | HCl |
| < 0,1% | productos secundarios. |
Se ajustó la disolución de ácido ascórbico acuosa
a un contenido en agua de un 20 a un 40% en una columna de
rectificación exenta de n-butanol.
Para la alta purificación era suficiente una
cristalización de dos etapas sencilla.
El rendimiento en ácido
L-ascórbico según la variante de procedimiento
descrita se situaba entre un 92% y un 95%, referido al
2-cetogulonato de butilo empleado. La pureza del
producto crudo se situaba entre un 98,5 y un 99,5%.
Mediante una etapa de cristalización
post-conectada se puede efectuar una alta
purificación de L-ascórbico según el estado de la
técnica.
La forma de ejecución correspondía a la del
ejemplo 2. No obstante, la diferencia consistía en que el reactor
tubular estaba empaquetado con un catalizador según la EP 988891.
Las condiciones de reacción permanecieron inalteradas.
El rendimiento en producto crudo C aislado se
situaba en un 93,5%. El producto casi incoloro tenía una pureza de
un 99%. No se observó un revestimiento, o bien una pérdida de
actividad del catalizador, tampoco después de 500 ciclos.
Claims (16)
1. Procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico, caracterizado porque se
lactoniza ácido
2-ceto-L-gulónico, o
una fusión de
2-ceto-L-gulonato de
alquilo con 3 a 6 átomos de carbono bajo catálisis ácida en
presencia de un disolvente exclusivamente, o mezcla de disolventes,
que es miscible con agua y forma in situ un disolvente en el
que el ácido ascórbico formado tiene una solubilidad de menos de 2
g/l a temperatura ambiente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se lleva a cabo el lactonizado bajo
catálisis de un ácido mineral.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se cataliza el
lactonizado con cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico acuoso.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque se lleva a cabo el lactonizado en
presencia de un alcohol con 1 a 6 átomos de carbono como
disolvente.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 3 o
4, caracterizado porque se forman in situ halogenuros
de alquilo con 1 a 6 átomos de carbono a partir del alcohol.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 3 a
5, caracterizado porque, al comienzo o durante el
lactonizado, se añade a la reacción un halogenuro de alquilo de un
alcohol con 1 a 6 átomos de carbono.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 3 a
6, caracterizado porque, al comienzo o durante el
lactonizado, se añade un halogenuro de alquilo de un alcohol con 1 a
6 átomos de carbono, seleccionado a partir del grupo cloruro de
etilo, cloruro de propilo, cloruro de butilo, cloruro de
terc-butilo, cloruro de pentilo o cloruro de
hexilo.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque se lleva a cabo el lactonizado en una
reacción continua.
9. Procedimiento para la obtención de ácido
L-ascórbico, caracterizado porque comprende
los siguientes pasos:
- a)
- esterificado de ácido 2-ceto-L-gulónico o ácido 2,3:4,6-di-O-isopropiliden-2-ceto-L-gulónico en presencia de un catalizador ácido con un alcohol con 3 a 6 átomos de carbono,
- b)
- destilación del alcohol con 3 a 6 átomos de carbono excedente junto con el agua de reacción formada y
- c)
- lactonizado de 2-ceto-L-gulonato de alquilo con 3 a 6 átomos de carbono formado bajo catálisis ácida, en presencia de un disolvente exclusivamente, o una mezcla de disolventes, que es miscible con agua, y forma in situ un disolvente en el que el ácido ascórbico formado es poco soluble.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se lleva a cabo el esterificado en el
paso de procedimiento a) con un alcohol seleccionado a partir del
grupo n-propanol, isopropanol,
1-butanol, 2-butanol,
2-metil-1-propanol,
2-metil-2-propanol,
1-pentanol o 1-hexanol.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10,
caracterizado porque se lleva a cabo el esterificado en el
paso de procedimiento a) en presencia de un ácido mineral, un
intercambiador iónico ácido, o un catalizador fijado a soporte.
12. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a
11, caracterizado porque se lleva a cabo el esterificado en
el paso de procedimiento a) con n-butanol en
presencia de ácido sulfúrico.
13. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a
12, caracterizado porque las temperaturas de reacción en los
pasos de procedimiento a) a c) se sitúan en el intervalo de -10 a
160ºC.
14. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a
13, caracterizado porque el esterificado y lactonizado en los
pasos de procedimiento a) a c) se efectúan a presiones en el
intervalo de 0,1 a 20 bar.
15. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a
14, caracterizado porque se emplea directamente en la etapa
de lactonizado c) el éster formado en los pasos de procedimiento a)
y b), sin aislamiento ni purificación.
16. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a
15, caracterizado porque se llevan a cabo continuamente los
pasos de procedimiento a) a c).
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