PL229108B1

PL229108B1 - Sposób wydzielania i oczyszczania estrów chityny (mono-, di‑podstawionych) oraz kopoliestrów chityny z mieszanin poreakcyjnych

Info

Publication number: PL229108B1
Application number: PL409240A
Authority: PL
Inventors: Piotr Rieske; Ewelina STOCZYŃSKA-FIDELUS; Ewelina Stoczyńska‑Fidelus; Sylwester Piaskowski; Karolina Skołucka-Szary; Karolina Skołucka‑Szary; Wanda Piaskowska; Aleksandra Ramięga
Original assignee: Celther Polska Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2018-06-29
Also published as: EP3183273A1; PL409240A1; WO2016027237A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielenia i oczyszczenia wybranych estrów (monoi di- podstawionych) chityny i kopoliestrów chityny z mas poreakcyjnych o różnych postaciach (od postaci proszkowej do postaci gęstej klejącej się masy poreakcyjnej trudnej do mieszania). Wydzielone i oczyszczone według wynalazku estry chityny (mono-, di- podstawione) oraz kopoliestry chityny charakteryzują się podatnością na degradację, łatwym sieciowaniem oraz znakomitymi właściwościami mechanicznymi, wytrzymałościowymi oraz użytkowymi. Sposób wydzielania i oczyszczania estrów chityny (mono-, di- podstawionych) oraz kopoliestrów chityny według wynalazku, w szczególności nadaje się do zastosowania w skali przemysłowej.

Otrzymane w ten sposób biopolimery, mogą potencjalnie znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu (np. materiały opakowaniowe, materiały konstrukcyjne, wyroby medyczne w szczególności materiały opatrunkowe, farmaceutyki, kosmetyki).

Znanych jest kilka metod otrzymywania estrów chityny (mono- i di- podstawionych) oraz wybranych kopoliestrów.

Pierwsze próby otrzymywania estrów chityny (mono-, di- podstawionych) w bezpośredniej reakcji estryfikacji chityny kwasem organicznym (pochodzącym od jego bezwodnika) w obecności katalizatora kwasowego został opisany w publikacjach: Polymer Journal 11, 27-32,1979; Polymer Journal 12, 695-700, 1980 oraz Polymer Journal 13, 241-245, 1981.

Pierwsza z nich „Studies on Chitin. I. Acetylation of Chitin” (Polymer Journal 11, 27-32, 1979) przedstawia metodę syntezy diacetylochityny lub acetylochityny o różnym stopniu estryfikacji. Według pierwszej metody opisanej w publikacji acetylochityna o różnym stopniu acetylacji otrzymana została poprzez dodanie chityny proszkowej (5 g) do mieszaniny kwasu metanosulfonowego (20 ml), lodowatego kwasu octowego (30 ml) i bezwodnika octowego (według zależności: n moli bezwodnika octowego/ n reszt N-acetyloglukozoaminowych, od 1.0 do 3.5) w temperaturze 0°C. Mieszaninę reakcyjną mieszano przez 4 h w temperaturze 0°C, a następnie pozostawiono w temperaturze 0°C przez noc. Wydzielanie produktu polegało na wylaniu mieszaniny reakcyjnej do łaźni z pokruszonym lodem, filtracji oraz myciu wodą. Tak otrzymany polimer następnie zawieszony został w wodzie i neutralizowany z wykorzystaniem wodorotlenku sodu do pH=7, a następnie całość doprowadzono do wrzenia w celu usunięcia pozostałości kwasu. Produkt odfiltrowano, myto wodą i wysuszono pod próżnią. Natomiast diacetylochityna otrzymana została poprzez dodanie chityny proszkowej (50 g) do mieszaniny kwasu metanosulfonowego (200 ml) i bezwodnika octowego (300 ml) w temperaturze 0°C i mieszana za pomocą miksera. Mieszaninę reakcyjną mieszano przez 3 h w temperaturze 0°C, po czym pozostawiono na noc w 0°C. Wydzielanie produktu przeprowadzono analogicznie jak w przypadku acetylochityny o różnym stopniu podstawienia. W drugiej metodzie wykorzystującej kwas nadchlorowy jako katalizator reakcji, chitynę proszkową (5 g) dodano do wcześniej przygotowanego roztworu kwasu nadchlorowego w lodowatym kwasie octowym (3,3 ml) oraz lodowatego kwasu octowego (45 ml) w 0°C. Mieszaninę reakcyjną mieszano przez 5 h w temperaturze 0°C. Wydzielanie produktu polegało na wylaniu mieszaniny reakcyjnej do łaźni z pokruszonym lodem, filtracji oraz myciu wodą. Tak otrzymany polimer następnie zawieszony został w wodzie i neutralizowany z wykorzystaniem wodorotlenku sodu do pH=7, a następnie całość doprowadzono do wrzenia w celu usunięcia pozostałości kwasu. Produkt odfiltrowano, myto wodą i traktowano wrzącym etanolem przez 90 min. Następnie produkt odfiltrowano, myto etanolem i suszono pod próżnią. Diacetylochityna otrzymana została poprzez dodanie chityny proszkowej (50 g) do mieszaniny bezwodnika octowego (620 ml) i kwasu nadchlorowego w lodowatym kwasie octowym (33 ml) w 0°C. Mieszaninę reakcyjną mieszano przez 3 h w 0°C. Wydzielenie produktu przeprowadzono analogicznie jak w przypadku acetylochityny o różnym stopniu podstawienia z wykorzystaniem kwasu nadchlorowego jako katalizatora.

Ponadto przytoczona publikacja opisuje jeszcze dwie metody acetylacji chityny: z wykorzystaniem metody Schorigin i Hait z chlorowodorem jako katalizatorem (stopień acetylacji równy 1.6) oraz z wykorzystaniem alkaicznej chityny i octanu sodu (stopień acetylacji równy 1.1). Obie metody acetylacji chityny (metoda Schorigin i metoda Hait) są skomplikowane, wymagają dużych nakładów pracy i są czasochłonne. Wydzielanie produktów jest analogiczne jak w metodach opisanych powyżej. W szystkie metody syntezy jak i wydzielania przedstawione w powyższej publikacji prowadzą do otrzymania acetylochityny o różnym stopniu podstawienia, niskiej wydajności, wysokiej polidyspersyjności i nie na dają się one do zastosowania w skali przemysłowej.

PL 229 108 B1

Publikacja „Studies on Chitin. IV. Preparation of Acetylchitin Fibers” (Polymer Journal 12, 695-700, 1980) prezentuje dwie metody bezpośredniej acetylacji włókien chitynowych. Według pierwszej z nich włókna chitynowe (0,55 g) traktowano 20% wodnym roztworem octanu sodu przez 12 h w temperaturze pokojowej, następnie usunięto wodny roztwór octanu sodu, a pozostawione włókna suszono pod próżnią. Następnie wysuszone włókna acetylowano w 95°C przez 24 h w obecności par bezwodnika octowego pod zredukowanym ciśnieniem. Otrzymany stopień acetylacji włókien chitynowych wynosił jedynie 0.2. Według drugiej metody włókna chitynowe (0,55 g) zanurzono w mieszaninie kwasu nadchlorowego i bezwodnika octowego (4 ml bezwodnika octowego i 0,1 ml 80% kwasu nadchlorowego) w 0°C przez 24 h. Następnie włókna myto zimną wodą, kolejno etanolem i wysuszono pod próżnią. W tym przypadku poziom acetylacji według analizy elementarnej wynosił 1. Według obydwu metod przedstawionych w przytoczonej publikacji acetylacja chityny nie jest efektywna, prowadzi do wysokiej polidyspersyjności i nie nadaje się do zastosowania w skali przemysłowej.

Praca „Studies on Chitin. V. Formylation, Propionylation and Butyrylation of Chitin” (Polymer Journal 13, 241-245, 1981) przedstawia metodę otrzymywania i wydzielania propionylochityny, butyrylochityny oraz formylochityny. Propionylochityna według przytoczonej publikacji została otrzymana poprzez dodanie chityny proszkowej (3 g) do mieszaniny kwasu metanosulfonowego (12 ml), bezwodnika propionowego i kwasu propionowego i mieszana (w temperaturze 0°C), przy czym mieszanina kwasu propionowego oraz bezwodnika propionowego stanowiła 18 ml. Mieszaninę reakcyjną mieszano przez 2 h w temperaturze 0°C, a następnie uzyskany w ten sposób żel przechowywano w temperaturze -20°C przez noc. Wydzielanie produktu polegało na wytrąceniu polimeru skruszonym lodem, filtracji oraz myciu wodą. Tak otrzymany polimer następnie był zawieszony w wodzie i neutralizowany z wykorzystaniem wodorotlenku sodu do pH=7, a następnie całość doprowadzono do wrzenia w celu usunięcia pozostałości kwasu. Produkt odfiltrowano, myto wodą i wysuszono pod próżnią. Butyrylochityna została otrzymana i wydzielona w ten sam sposób co propionylochityna, tylko że do mieszaniny acylującej użyto analogicznie bezwodnika masłowego i kwasu masłowego. Formylochityna również została zsyntetyzowana i wydzielona w ten sam sposób co propionylochityna i butyrylochityna, z wyjątkiem takim, że w skład mieszaniny acylującej wchodził oprócz katalizatora jedynie kwas mrówkowy. W przypadku propionylochityny otrzymano estry o różnym stopniu podstawienia (od 0.1-1.9) i wydajnościach od 49-95%, przy czym najwyższe wydajności odnosiły się do estrów chityny o stopniu podstawienia równym 1. Dla butyrylochityny otrzymano estry o stopniu podstawienia od 0.1 do 1.8 i wydajnościach od 45-99%, przy czym najwyższe wydajności odnosiły się do estrów chityny o stopniu podstawienia równym od 1.0 do 1.8. Natomiast dla formylochityny otrzymano estry o stopniu podstawienia od 0.4 do 1.4 i wydajnościach od 44-88%, przy czym najwyższe wydajności odnosiły się do estrów chityny o stopniu podstawienia równym od 1.0 do 1.8. Stopień podstawienia jak i wydajności dla wymienionych powyżej estrów chityny modyfikowano za pomocą różnych stosunków bezwodnika kwasowego do jego kwasu w mieszaninie acylującej. Otrzymane w ten sposób zestryfikowane pochodne chityny nie posiadały wysokich mas cząsteczkowych, stopnia podstawienia zbliżonego do 2 przy wystarczająco wysokiej wydajności reakcji, co powoduje, iż posiadają one znacząco gorsze własności mechaniczno-wytrzymałościowe i są tym samym mniej znaczące pod względem użytkowym. Ponadto przytoczony sposób wydzielenia jest czasochłonny, a etap neutralizacji trudny w kontroli, co powoduje, iż opisana metoda syntezy i wydzielania wymienionych w publikacji estrów chityny jest mało użyteczna przemysłowo.

Przedmiotem zgłoszenia patentowego EP 0 271 887 A jest metoda wytwarzania włókien o dużej wytrzymałości z pochodnych chityny/chitozanu. Przez pochodne chityny/chitozanu rozumie się polimery: octan chityny, octan/mrówczan chityny i octan/mrówczan chitozanu. Zgłoszenie patentowe opisuje metody otrzymywania wyżej wymienionych polimerów oraz proces formowania włókien przędzalniczych z ich wykorzystaniem. Octan chityny i octan/mrówczan chityny: W pierwszym etapie przygotowywana jest mieszanina acylująca: dla octanu chityny składająca z bezwodnika octowego i chlorku metylenu i lodowatego kwasu octowego, natomiast dla octanu/mrówczanu chityny składająca się z chlorku metylenu, kwasu mrówkowego i bezwodnika octowego. Mieszanina jest schładzana do 0°C i dodawana jest chityna. Następnie do mieszaniny wkrapla się powoli kwas nadchlorowy i całość jest mieszana przez 12 h dla octanu chityny, a dla octanu/mrówczanu chityny przez 12 h w 0°C. Dla octanu chityny całość jest sączona z wykorzystaniem lejku Buchnera a nadmiar bezwodnika jest usuwany; otrzymane ciało stałe przemywa się metanolem, acetonem, 10% wodorowęglanem sodu, wodą, znowu acetonem, po czym rozpuszczalnik jest usuwany. Otrzymany produkt może być suszony na powietrzu przez około 12 godzin. W przypadku octanu/mrówczanu chityny otrzymuje się zawiesinę, którą prze4

PL 229 108 B1 mywa się i suszy tak jak w przypadku octanu chityny. Według wynalazku octan chityny może być również otrzymywany z odpowiednio rozdrobnionej chityny. Zmielona chityna zawieszana jest w mieszaninie schłodzonego bezwodnika octowego, chlorku metylenu i kwasu nadchlorowego - 22°C. Po 16 h, kiedy temperatura wzrasta do 13°C, całość jest mieszana przez kolejne 24 h do uzyskania temp. 18°C. Polimer jest wydzielany poprzez filtrację, dwukrotne przemywanie metanolem, jednokrotne 5% wodorowęglanem sodu, dwukrotne wodą i końcowe przemywaniem acetonem. Produkt jest suszony pod próżnią w 55°C. W przypadku octanu/mrówczanu chitozanu, najpierw otrzymywany jest sam chitozan (z wykorzystaniem 50% wodorotlenku sodu, 100°C, 2 h). Otrzymany chitozan jest rozpuszczany w kwasie mrówkowym w 0°C przez 1,5 h, po czym dodawany jest lodowaty kwas octowy i całość jest mieszana aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny. Następnie dodawany jest bezwodnik octowy i całość mieszana jest przez 12 h w temperaturze 0°C. Otrzymany żel jest rozdrabniany i moczony w metanolu. Wytrącony polimer jest przemywany kilkukrotnie metanolem, a następnie acetonem, usuwane są resztki rozpuszczalnika. Otrzymany produkt jest suszony przez noc. W innym przepisie otrzymywania octanu/mrówczanu chitozanu w zaprezentowanym z zgłoszeniu występują pewne odstępstwa od prezentowanej powyżej metody a mianowicie, kwas mrówkowy mieszany jest z chitozanem w 0°C aż do uzyskania dobrego zawieszenia chitozanu. Następnie dodawany jest bezwodnik octowy i całość jest mieszana przez 95 h w 0°C. Produkt jest wytrącany zimnym metanolem, sączony pod próżnią, przemywany dwukrotnie wodą, metanolem a na końcu acetonem. Produkt suszony jest na powietrzu. Według wynalazku proces otrzymywania włókien o wysokiej wytrzymałości z otrzymanych pochodnych chityny/chitozanu zakłada, że: anizotropowe roztwory przędzalnicze wytwarza się poprzez rozpuszczenie pochodnych chityny w rozpuszczalniku zawierającym kwas trichlorooctowy/chlorek metylenu, a następnie wytłaczanie ich przez dyszę przędzalniczą do kąpieli koagulacyjnej, aby wytworzyć włókna, które następnie nawija się na szpule. Przedstawiony sposób otrzymywania pochodnych chityny/chitozanu jest czasochłonny, trudny do kontroli, wieloetapowy, nie możliwy do przeniesienia na skalę przemysłową.

W patencie PL169077 opisano sposób syntezy i wydzielania dibutyrylochityny. Według wynalazku chitynę korzystnie krylową po usunięciu z niej węglanu wapnia poddaje się działaniu bezwodnika masłowego (10-20 części objętościowych bezwodnika masłowego na 1 część wagową chityny) w środowisku kwasu nadchlorowego w kwasie masłowym, zawierającym 1 część objętościową 68-72% kwasu nadchlorowego w 2-3 częściach objętościowych bezwodnika masłowego, użytego w ilości 0.5-3 części objętościowych na 1 część wagową chityny pełniącego rolę katalizatora jak i medium reakcyjnego. Reakcja przebiega dwuetapowo; w pierwszym etapie w temperaturze -10°C do -15°C przez 72 h; następnie w temperaturze od 20°C do 50°C w czasie od 1 do 200 h. Pierwszym krokiem w wydzielaniu produktu reakcji z mieszaniny reakcyjnej jest kilkakrotne przemywanie gęstej mieszaniny reakcyjnej eterem etylowym i na zasadzie ekstrakcji usuwanie nadmiaru kwasu masłowego oraz nieprzereagowanego bezwodnika masłowego. Następnie odsączony i wysuszony produkt zawiesza się w wodzie destylowanej i zobojętnia 3-5% wodnym roztworem amoniaku. Finalny produkt wydziela się przez wytworzenie folii z roztworu uzyskanego poprzez rozpuszczenie oczyszczonego i wysuszonego produktu w rozpuszczalniku takim jak: aceton, alkohol metylowy, chlorek metylenu, chloroform, następnie jego przesączenie i odparowanie lub w postaci proszku poprzez przygotowanie roztworu oczyszczonego i wysuszonego produktu w dwumetyloformamidzie, z którego wodą wytrąca się dibutyrylochitynę. Według autorów dibutyrylochitynę otrzymuje się z wydajnością ponad 90% o stopniu estryfikacji równym 2 i granicznej lepkości oznaczonej w acetonie w 25°C w zakresie od 0.3-1.8 dl/g w zależności od warunków prowadzenia reakcji.

T rudnością wydzielania dibutyrylochityny w skali technicznej według metody opisanej w patencie PL169077 jest zastosowanie eteru dietylowego w procesie wydzielania końcowego produktu ze względu na jego specyficzne własności. Eter jest skrajnie łatwopalną cieczą, w połączeniu z powietrzem i tlenem tworzy mieszaninę wybuchową; ma skłonność do tworzenia wysokowrzących nadtlenków, które utrudniają jego destylację, a których niekontrolowany poziom w trakcie destylacji również może prowadzić do wybuchu. Tym samym przytoczony sposób wyodrębniania dibutyrylochityny jest wieloetapowy, czasochłonny i kosztowny.

Inny sposób wytwarzania i wydzielania dibutyrylochityny opisano w patencie PL203621. Polega on na tym, że chitynę acyluje się mieszaniną acylującą składającą się z bezwodnika masłowego oraz z kwasu nadchlorowego w przedziale temperatur 0-15°C (przy zachowaniu proporcji, że na 1 część wagową chityny przygotowuje się mieszaninę acylującą składającą się z od 5 do 10 części objętościowych bezwodnika masłowego oraz 0,2-0,5 części objętościowych 68-72% kwasu nadchlorowego). Reakcję prowadzi się w temperaturze od 20 do 30°C w czasie do 10 godzin. Wydzielenie polega na

PL 229 108 B1 zmieszaniu masy reakcyjnej z rozpuszczalnikiem organicznym (aceton, alkohol etylowy, alkohol metylowy), ewentualnie poddaniu filtracji klarującej, wytrąceniu w postaci osadu nadmiarem wody, przemywaniem osadu oraz suszeniem. Rozpuszczalnik organiczny może zawierać dodatek środka neutralizującego kwas nadchlorowy np. amoniak, pirydyna, wodny roztwór wodorotlenku, wodorowęglanu, węglanu lub octanu sodu bądź potasu, użytego w nadmiarze w stosunku do kwasu nadchlorowego i korzystnie w obniżonej temperaturze. Przytoczony sposób reakcji wg autorów prowadzi do otrzymania dibutyrylochityny o wysokim stopniu czystości i wysokiej wydajności.

Warte jest zaznaczenia, że tak samo jak metoda otrzymania dibutyrylochityny z patentu PL169077, ta metoda acylacji chityny jest trudna do przeprowadzenia w skali technicznej, ze względu na utrudnioną kontrolę wymiany ciepła i masy; powstawanie produktów o różnym stopniu estryfikacji (wkraplanie mieszaniny acylującej do sproszkowanej chityny powoduje w początkowej fazie reakcji miejscowy wzrost temperatury i miejscową estryfikację chityny); zużycie dużej ilości wody; neutralizację gęstej masy reakcyjnej rozpuszczalnikiem zawierającym silny środek neutralizujący, mogący prowadzić zarówno do hydrolizy wiązań estrowych jak i powstawania innych trudnych do usunięcia produktów ubocznych; ponadto podwyższona temperatura może prowadzić do miejscowej deacetylacji powstałych produktów reakcji.

Znane jest również zgłoszenie patentowe nr P.389421, które dotyczy otrzymywania estrów chityny. Chitynę handlową oczyszczoną z węglanu wapnia dodaje się do mieszaniny acylującej, składającej się z bezwodnika masłowego oraz kwasu metanosulfonowego. Sposób otrzymywania estrów chityny, opisany na przykładzie dibutyrylochityny, znamienny jest tym, że proces dozowania chityny i dalszą reakcję prowadzi się w urządzeniu w postaci poziomego cylindrycznego zbiornika typu ugniatarka lub mieszarka, posiadającego płaszcz chłodzący oraz mieszadła poziome korzystnie w kształcie litery zet z wewnętrznym chłodzeniem, których to osie mieszadeł osadzone są w ścianach bocznych zbiornika. Według autorów zgłoszenia prowadząc reakcję w określonych warunkach (czas, temperatura) można otrzymać dibutyrylochitynę o granicznej liczbie lepkościowej powyżej 1,5 dl/g. Po zakończeniu reakcji, mieszaninę reakcyjną schładza się i rozpuszcza w rozpuszczalniku organicznym; powstały roztwór polimerowy poddaje się filtracji klarującej, a uzyskany produkt dibutyrylochitynę wydziela się w znany sposób, czyli za pomocą pokruszonego lodu i myje się wodą destylowaną do zaniku zapachu kwasu masłowego. Należy zaznaczyć, iż jest to proces również bardzo czasochłonny i energochłonny (chłodzenie nawet na etapie rozpuszczania), ponieważ w mieszaninie reakcyjnej znajdują się znaczne nadmiary kwasu masłowego i kwasu metanosulfonowego, w związku z czym doprowadzenie środowiska tak silnie kwaśnego do obojętnego wymaga zużycia znacznych ilości wody i energii, co generuje duże ilości ścieków wymagających specjalistycznej utylizacji; w konsekwencji zastosowania tego procesu w skali półprzemysłowej lub przemysłowej może nie być ekonomiczne. W związku z trudną formą wydzielanego produktu (gruboziarnisty lepiący się osad) również uzyskanie wysokich wydajności i produktu o stałym stopniu estryfikacji (a nie mieszaniny produktów o różnym stopniu estryfikacji) jest utrudnione. Ponadto, etap rozpuszczania mieszaniny reakcyjnej w etanolu jest silnie egzotermiczny, ze względu na to, że masa reakcyjna jest bardzo gęsta i ciągnąca, utrudnia to jej homogenizację w rozpuszczalniku (wykazuje silny opór dynamiczny), a przede wszystkim wymianę ciepła i prowadzi do punktowych skoków temperatury w mieszaninie reakcyjnej. Podwyższona temperatura z kolei z jednej strony negatywnie wpływa na sam produkt (powoduje „żelowanie” układu i degradację łańcucha polimerowego, deacetylację estrów i diestrów chityny), z drugiej strony faworyzuje powstawanie produktu ubocznego - estru kwasu metanosulfonowego i etanolu (metanosulfonianu etylu). Ester ten wykazuje działanie mutagenne, teratogenne i prawdopodobnie karcinogenne. Usunięcie go z roztworu polimerowego może nastąpić dopiero w trakcie wytrącania, ale ze względu na postać dibutyrylochityny (w zależności od ilości rozpuszczalnika i gęstości roztworu - postać od mniej do bardziej „zbitych” włókien) też jest utrudniony. Przytoczony sposób otrzymywania estrów i diestrów chityny posiada wiele ograniczeń, powodujących, że jego zastosowanie w skali przemysłowej jest nieefektywne. W reakcji estryfikacji chityny według przytoczonego sposobu można również użyć mieszaniny innych bezwodników do przygotowania mieszaniny acylującej.

Według zgłoszenia patentowego numer P.400256 otrzymywanie estrów oraz kopoliestrów chityny polega na wstępnym zmieszaniu w temperaturze pokojowej w reaktorze schłodzonej alfa chityny (od 0 do 5°C) korzystnie pozbawionej węglanu wapnia, z bezwodnikiem masłowym użytym w ilości od 4 do 10 moli na 1 mol chityny lub z mieszaniną bezwodników składających się z bezwodnika masłowego oraz bezwodnika octowego o dowolnym wzajemnym stosunku molowym, użytej w łącznej ilości 4-10 moli w stosunku do 1 mola chityny. Mieszaninę pozostawia się w temperaturze od 20°C do 30°C,

PL 229 108 B1 w czasie od 2 do 48 h. Następnie do mieszaniny znajdującej się w reaktorze powoli dodaje się 70-72% kwas nadchlorowy w ilości od 1,8 do 2,5 moli na 1 mol chityny przy ciągłym mieszaniu zawartości reaktora. Jest to proces egzotermiczny, który według wynalazku kontroluje się poprzez chłodzenie środowiska reakcji (temperatura w reaktorze powinna utrzymywać się w przedziale temperaturowym od -5°C do 35°C) i regulację dodawania katalizatora do mieszaniny reakcyjnej oraz samą szybkość mieszania zawartości reaktora. W kolejnym etapie, kontynuując wolne mieszanie mieszaniny reakcyjnej prowadzi się reakcję estryfikacji w temperaturze od 15°C do 30°C w czasie od 2 do 8 godzin lub pozostawia się mieszaninę reakcyjną w reaktorze bez dalszego mieszania w temperaturze od -30°C do 10°C w czasie od 2 do 48 h. Następnie masę reakcyjną płucze się octanem etylu (150 ml rozpuszczalnika na 10 g masy poreakcyjnej) zawierającym korzystnie czynnik zobojętniający taki jak: węglan, wodorowęglan sodowy lub octan sodowy, względnie wodę amoniakalną w celu neutralizacji kwasu nadchlorowego. Całość zobojętnia się do pH=7. Produkt poddaje się filtracji w celu usunięcia octanu etylu i kolejno przemywa się go kolejnymi porcjami octanu etylu w celu usunięcia resztek bezwodników, kwasu masłowego i kwasu octowego. Produkt po kolejnym odsączeniu suszy się, a następnie w przypadku, jeśli octan etylu zawierał środek neutralizujący, myje się go wodą dodaną w nadmiarze do pH=7; odsącza się od wody i suszy. W kolejnym etapie suchy produkt rozpuszcza się w jednym z rozpuszczalników organicznych takich jak: alkohol metylowy, alkohol etylowy, alkohol izopropylowy, aceton, dwumetyloformamid, N-metylopirolidon; użytym w ilości od 20 do 50 ml na 1 g produktu reakcji. Uzyskany roztwór polimerowy poddaje się filtracji klarującej; finalny produkt wytrąca się wodą użytą w nadmiarze, sączy oraz suszy. Przytoczony sposób otrzymywania i wydzielania rozpuszczalnych estrów chityny opisuje jedynie otrzymywanie dwóch estrów chityny: dibutyrylochityny oraz kopoliestru butyrylo-acetylowego chityny. Procedura otrzymywania jak i wydzielania gotowego produktu jest wielostopniowa, wymaga użycia znaczących ilości rozpuszczalników organicznych, energii, generuje duże ilości ścieków trudnych do utylizacji. Ponadto otrzymane w ten sposób pochodne chityny charakteryzują się dużym rozrzutem mas cząsteczkowych, względnie niskimi masami cząsteczkowymi jak i deacetylacją produktów reakcji prowadzącą do częściowego zżelowania układu, co znacząco utrudnia jego wydzielanie, w szczególności etap rozpuszczania i sączenia. Przytoczona metoda wydzielania estrów chityny może być stosowana jedynie w przypadku, gdy katalizatorem reakcji jest kwas nadchlorowy. W powyższym dokumencie nie przedstawiono dodatkowo szczegółowego opisu sposobu wydzielania produktu. Jest tylko podana ilość octanu etylu, nie podano natomiast informacji o długości mieszania, typie mieszadła czy sposobie płukania (ilość użytego środka neutralizującego, jego postać - proszek czy roztwór wodny, częstotliwość płukania, inne czynniki ważne w przypadku tego typu ekstrakcji). Należy nadmienić, że parametry te w przypadku tego typu polimerów są kluczowe. Metoda ta (jak podkreśla Zgłaszający) nadaje się do produktu reakcji, który po zakończeniu reakcji ma postać „zwilżonego proszku”. Ponadto, miejscowe wysokie stężenie NaHCO3 w rozpuszczalniku organicznym jest niebezpieczne dla wiązania NH-CO-CH3 (które w środowisku zasadowym ulega odłączeniu).

W wyżej wymienionych metodach syntezy i wydzielania mono- di- estrów chityny oraz kopolimerów chityny (głównie na przykładzie acetylochityny, dibutyrylochityny i kopolimeru masłowo-octowego) produkt otrzymuje się z względnie niską wydajnością, zanieczyszczony mieszaniną produktów o różnym stopniu estryfikacji jak i produktami ubocznymi wynikającymi z etapu oczyszczania (w przypadku kwasu metanosulfonowego w trakcie rozpuszczania masy reakcyjnej w etanolu temperatura się gwałtownie podnosi co faworyzuje reakcję uboczną, a mianowicie powstawanie metanosulfonianu etylu wykazującego właściwości genotoksyczne i cytotoksyczne, co z punktu widzenia wyrobów medycznych może stanowić zagrożenie).

Acylacja chityny prowadzona jest w środowisku silnie kwaśnym. Jako katalizatora używa się kwasu metanosulfonowego lub kwasu nadchlorowego. W celu zwilżenia chityny i przeprowadzenia całości mieszaniny reakcyjnej do postaci zawiesiny używane są duże nadmiary katalizatora jak i bezwodnika. W trakcie postępu reakcji mieszanina reakcyjna stopniowo gęstnieje, a w momencie, kiedy preferowane są wyższe lepkości końcowego produktu (właściwości końcowego produktu zależne są od warunków prowadzenia reakcji, typu i ilości użytych reagentów oraz czasu reakcji) mieszanina reakcyjna przechodzi w stan niemal zestalonej masy. W związku z tym klasyczne metody oczyszczania produktu są tutaj bezużyteczne i prowadzą do otrzymania produktów ubocznych jak i finalnych produktów o zdegenerowanym łańcuchu polimerowym.

Należy zaznaczyć, że znane metody syntezy i wydzielania diestrów chityny znajdują głównie zastosowanie w przypadku dibutyrylochityny lub kopoliestru octowo-masłowego chityny. Zadany inny

PL 229 108 B1 analogiczny diester chityny (o wydłużonym łańcuchu polimerowym) nigdy nie został otrzymany z powodzeniem metodami opisanymi w stanie wiedzy.

Celem wynalazku było stworzenie metody wydzielania i oczyszczania diestrów chityny z mieszaniny poreakcyjnej o różnej postaci (od postaci proszku do postaci gęstej trudnej do mieszania i kontroli „żywicy”), która będzie uniwersalna, umożliwiająca zastosowanie jej do każdego rodzaju diestru chityny, niezależnie od zastosowanego katalizatora reakcji, pozwalająca na uzyskiwanie wysokich wydajności reakcji, wysokiego stopnia estryfikacji oraz wysokiej czystości produktu.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie wodnego roztworu kwaśnego węglanu sodowego w połączeniu z rozdrobnieniem masy reakcyjnej, która w zależności od typu i ilości użytych bezwodników, czasu i temperatury prowadzenia reakcji może osiągać postać: drobnych granulek, klejącego się proszku, płynnej mazistej masy polimerowej czy niemal zestalonej gęstej masy polimerowej przypominającej żywicę; pozwala na otrzymanie czystych diestrów chityny z wysoką wydajnością, o ujednoliconych masach cząsteczkowych ograniczając przy tym ilość etapów technologicznych. Metoda ta znajduje zastosowanie dla każdej pochodnej chityny jak również dla jej kopoliestrów. Należy zaznaczyć, że opisywane w stanie wiedzy metody wydzielania produktów reakcji estryfikacji chityny znajdują zastosowanie jedynie w masach poreakcyjnych o postaci nie klejących się proszków.

Sposób wydzielenia otrzymywanych estrów/diestrów chityny według wynalazku polega na zakończeniu reakcji acylacji chityny, poprzez dodanie do gęstej mieszaniny reakcyjnej wodnego roztworu słabego czynnika alkalizującego takiego jak węglan, wodorowęglan metalu alkaicznego, korzystnie NaHCO3, i wydzielenie surowego produktu w postaci homogennego osadu korzystnie z wykorzystaniem mieszadła mechanicznego zaopatrzonego korzystnie w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła celem dokładniejszej homogenizacji. Przy czym, etap równoczesnej neutralizacji masy reakcyjnej jak i jej rozdrabniania i wydzielania surowego produktu prowadzony może być z lub bez etapu chłodzenia (chłodzenie do temperatury pokojowej), w zależności od typu użytych w reakcji reagentów.

Zastosowanie zarówno słabego czynnika alkalizującego takiego jak 1-5% wodny roztwór NaHCO3 korzystnie 2,5-3,0% jak i urządzenia rozdrabniającego zaraz po zakończeniu prowadzenia syntezy (przed etapem rozpuszczania) w odróżnieniu od metod opisanych w stanie wiedzy w przypadku biopolimerów o tak trudnej postaci jest kluczowe. Użycie wodnego roztworu NaHCO3 w stężeniu od 1-5% zaraz po zakończeniu reakcji (przed etapem rozpuszczania) nie powoduje punktowego gwałtownego wzrostu temperatury jak to ma miejsce w przypadku klasycznego, znanego ze stanu techniki wydzielania produktów reakcji (gwałtowne punktowe wzrosty temperatury mogą prowadzić do deacetylacji chityny, odłączenia się podstawników - w szczególności długich łańcuchów alkilowych w przypadku diestrów chityny powstałych w wyniku reakcji estryfikacji z bezwodnikami o łańcuchach dłuższych niż bezwodnik octowy czy masłowy; heterogenności powstałego produktu), skutecznie neutralizuje kwasy karboksylowe powstałe w wyniku hydrolizy bezwodników jak również nadmiary silnych kwasów użytych jako katalizatory reakcji estryfikacji chityny. Ponadto sam czynnik neutralizujący w stężeniu 1-5%, korzystnie 2,5-3% nie powoduje hydrolizy wiązań estrowych nowo powstałego produktu czy procesu deacetylacji pierścienia chitynowego, mogącego prowadzić do żelowania układu.

Neutralizacja, homogenizacja i rozdrobnienie surowego produktu dokładnie po zakończeniu reakcji sposobem według wynalazku jest innowacyjne w stosunku do metod klasycznych opisanych w stanie wiedzy.

Istotą wynalazku jest sposób wydzielania i oczyszczania estrów chityny mono- i/lub dipodstawionych oraz kopoliestrów chityny z mieszanin poreakcyjnych charakteryzujący się tym, że do mieszaniny reakcyjnej zawierającej produkty reakcji acylacji chityny za pomocą bezwodników kwasów karboksylowych wybranych z grupy zawierającej bezwodnik mastowy, walerylowy, heksanowy w obecności katalizatora, którym jest kwas metanosulfonowy lub kwas nadchlorowy dodaje się wodny roztwór kwaśnego węglanu sodowego a następnie prowadzi się rozdrabnianie mieszaniny reakcyjnej do uzyskania jednolitego osadu, po czym osad poddaje się myciu wodą, następnie suszeniu, rozpuszczaniu w rozpuszczalniku, który stanowi alkohol lub keton, korzystnie w etanolu lub acetonie, przy czym najlepsze wyniki otrzymuje się dla mieszanin rozpuszczalników z wodą w stosunku: 99-1 oraz 90-10, przy czym rozpuszczalność wzrasta wraz ze wzrostem udziału wody w rozpuszczalniku w przedstawionym zakresie stosunków; wytrącaniu w wodzie i przemywaniu wodą.

Korzystnie, oczyszczanie i wydzielenie produktu prowadzi się z mieszanin poreakcyjnych w postaci luźnego proszku oraz gęstych past i smarów.

PL 229 108 B1

Korzystnie, stężenie wodnego roztworu kwaśnego węglanu sodowego wynosi od 1-5% wag., korzystnie 1-3% wag.

Korzystnie, etap rozdrabniania mieszaniny reakcyjnej wykonuje się za pomocą mieszadła zaopatrzonego korzystnie w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła.

Korzystnie, etap dodawania wodnego roztworu kwaśnego węglanu sodowego i rozdrabniania mieszaniny reakcyjnej do uzyskania jednolitego osadu powtarza się kilkukrotnie 3-10, w zależności od typu mieszaniny poreakcyjnej.

Korzystnie, sposób oczyszczania stosuje się do reakcji kopoliestrów, korzystnie masłowo-walerylowego.

Zalety tego procesu można przedstawić następująco:

• daje możliwość skuteczniejszej penetracji czynnika alkalizującego;

• skutkuje efektywniejszym oczyszczaniem, co w kolejnym etapie, czyli w etapie rozpuszczania, powoduje mniejsze zużycie rozpuszczalnika organicznego;

• łatwiejszy technologicznie etap sączenia roztworu polimerowego (brak częściowo zżelowanego układu);

• szybsze sączenie ze względu na uzyskanie bardziej jednorodnych roztworów polimerowych (oddzielenie nieprzegarowanej chityny i chityny niecałkowicie zestryfikowanej jest efektywniejsze);

• wyeliminowanie łatwopalnych i niebezpiecznych eterów;

• w etapie odmywania pozwala na mniejsze zużycie wody i w konsekwencji o wiele szybszy proces odmywania od pozostałości nieprzereagowanych substratów reakcji;

• otrzymywany jest surowy produkt o jednorodnej postaci (od drobnoziarnistego do gruboziarnistego osadu);

• uzyskiwanie mniej lub bardziej lepkich osadów, w zależności od typu diestru chityny jak i warunków prowadzenia reakcji, w efekcie ułatwia dalsze oczyszczanie;

• możliwość zastosowania w skali półtechnicznej czy technicznej;

• mniej energochłonny.

Należy zaznaczyć, że wraz ze wzrostem długości łańcucha kwasu karboksylowego jego rozpuszczalność w wodzie maleje, zatem wiązanie chemiczne poprzez reakcje słabej zasady z kwasem organicznym w środowisku wodnym zaraz po zakończeniu reakcji jest skuteczniejsze niż np. w środowisku rozpuszczalnika organicznego - gęstej masy polimerowej i w konsekwencji skraca dalsze etapy wydzielania produktu (w szczególności bardzo długie odmywanie produktu reakcji od kwasów karboksylowych jak np. kwas pentanowy czy kwas heksanowy).

Metoda ta pozwala na uzyskanie produktu o wysokiej czystości, o stałym średnim stopniu podstawienia w granicach od 1,85-1,99, wysokich masach cząsteczkowych, małym współczynniku polidyspersyjności i wydajności reakcji w zależności od rodzaju syntezowanego diestru chityny w granicach pomiędzy 75-95%. Opracowana metoda wykazuje zastosowanie uniwersalne, niezależnie od systemu katalizującego (kwas metanosulfonowy czy kwas nadchlorowy), z powodzeniem metodą tą wydzielono takie diestry chityny jak: pochodna octowa, propionowa, masłowa, walerianowa, heksanowa czy kopoliestry chityny na przykład kopoliester masłowo-walerianowy.

Przykładowe reakcje zobojętniania dla kwasów karboksylowych, używanych w reakcjach estryfikacji chityny:

C2H5COOH + NaHCO3aq. C2H5COONa^ + H2O + CO2T

C3H7COOH + NaHCO3aq. C3H7COONa^ + H2O + CO2T

C4H9COOH + NaHCO3aq. C4HgCOONa^ + H2O + CO2T

C5H11COOH + NaHCO3aq. CsHuCOONa^ + H2O + CO2T katalizatory:

HCIO4 + NaHCO3aq. NaCO + H2O + CO2t

CH3SO3H + NaHCO3aq. CH3SO3Na + H2O + CO2t

Zastosowanie takiej kolejności oczyszczania w przypadku reakcji estryfikacji prowadzonej w obecności kwasu metanosulfonowego i dalszego rozpuszczania w etanolu wydzielonego surowego

PL 229 108 B1 produktu za pomocą wodnego roztworu NaHCO3 zapobiega powstawaniu toksycznego estru, a mianowicie metanosulfonianu etylu; który w przypadku metod opisanych w stanie wiedzy powstaje i wymaga dużych nakładów energii i pracy celem jego usunięcia.

Ponadto metoda opisana w wynalazku, ze względu na mniej złożoną strukturę, daje wyższe wydajności reakcji; nie wymaga użycia trudnych do pracy rozpuszczalników organicznych, jest mniej energochłonna, ze względu na używane reagenty bardziej ekologiczna i bezpieczniejsza, daje mniejsze ilości ścieków technologicznych, jest tańsza i może być z powodzeniem używana w skali półtechnicznej czy technicznej.

Sposób wydzielenia otrzymywanych estrów/diestrów chityny według wynalazku polega na zakończeniu reakcji estryfikacji chityny (acylacja chityny wybranym bezwodnikiem kwasowym w obecności katalizatora kwasowego korzystnie kwasu metanosulfonowego lub kwasu nadchlorowego), poprzez dodanie do gęstej (w przypadku niektórych diestrów chityny - niemalże zestalonej) mieszaniny reakcyjnej w 1-8 krotnym nadmiarze w stosunku do objętości mieszaniny reakcyjnej wodnego roztworu słabego czynnika alkalizującego takiego jak węglan lub wodorowęglan metalu alkaicznego, na przykład 1-5% wodny roztwór NaHCO3, korzystnie 2-3%. Następnie mieszaninę reakcyjną z wodnym roztworem słabego czynnika alkalizującego poddaje się rozdrobnieniu korzystnie z wykorzystaniem mieszadła mechanicznego korzystnie zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną ze ścian reaktora i zawracającą ja ponownie do mieszadła celem dokładniejszej homogenizacji (flow baffles or fast rotating choppers szybko obracające się elementy śmigłowe umieszczone nad mieszadłem). Mieszanina reakcyjna jest rozdrabniana na obrotach 10-8000 obrotów/min. przez czas 20 s. - 15 min w zależności od gęstości mieszaniny poreakcyjnej/typu mieszaniny poreakcyjnej (od 20 s dla mieszaniny poreakcyjnej w postaci proszku nawet do 15 min. dla gęstej masy polimerowej, w zależności również od skali prowadzonej reakcji); częstotliwość obrotów zależna od postaci masy reakcyjnej; przy czym w zależności od układu całość może być chłodzona w trakcie neutralizacji do temperatury pokojowej. Zostaje wydzielony osad w postaci drobnego gruboziarnistego osadu albo mniej lub bardziej lepkiej masy (w zależności od rodzaju diestru chityny jak i parametrów przeprowadzania reakcji). Wydzielony osad w roztworze wodnym słabego czynnika alkalizującego pozostawia się celem dalszej efektywniejszej neutralizacji na czas od 2 do 30 min, po czym zostaje on poddany sączeniu w celu oddzielenia surowego produktu od wodnego roztworu mieszaniny reakcyjnej zawierającej sole sodowe odpowiednich kwasów organicznych i nieorganicznych. Kolejno wydzielony surowy produkt poddaje się ponownie procedurze oczyszczania z wykorzystaniem wodnego roztworu NaHCO3 i urządzenia rozdrabniającego. Procedurę tę powtarza się 3-10 razy w zależności od rodzaju diestru chityny oraz jego właściwości fizykochemicznych zależnych od warunków prowadzenia reakcji, do momentu, kiedy odczyn roztworu utrzymuje się na poziomie pH=7. Następnym etapem jest suszenie surowego produktu w temp. pokojowej przez 12 h lub w temperaturze od 60-120°C od 2 do 10 h. Po wysuszeniu produkt rozpuszcza się w rozpuszczalniku organicznym (dopuszczalna zawartość wody w rozpuszczalniku organicznym od 0-10%, przy czym rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku organicznym wzrasta ze wzrostem zawartości wody w opisanym zakresie) na przykład: alkohol etylowy, aceton, dwumetyloformamid i inne, poddaje filtracji klaryfikującej i wydziela poprzez wytrącenie nadmiarem wody. Gotowy produkt odmywa się od pozostałości rozpuszczalnika organicznego. Produkt suszy się w temp. do 60-120°C od 2 do 10 h. Wysuszony produkt w przypadku niektórych diestrów chityny poddaje się ponownemu rozpuszczeniu w rozpuszczalniku organicznym (dopuszczalna zawartość wody w rozpuszczalniku organicznym od 0-10%, przy czym rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku organicznym wzrasta ze wzrostem zawartości wody w opisanym zakresie) ponownej filtracji klaryfikującej (oddzielenie bardzo drobnego pyłu chitynowego od produktu reakcji), wytrąceniu nadmiarem wody, odmyciem od pozostałości rozpuszczalnika organicznego i suszeniu 60-120°C od 2 do 10 h.

Wynalazek przedstawiają nie ograniczając jego zakresu niżej podane przykłady oraz rysunek, na którym fig. 1 przedstawia widmo IR dla folii (1% roztwór w acetonie) wykonanej z dibutyrylochityny o granicznej liczbie lepkościowej równej 1,30 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C (widmo wykonano na Spektrofotometrze IR-Nexus FT-IR firmy Thermo Nicolet), fig. 2 przedstawia widmo IR dla folii (1% roztwór w acetonie) wykonanej z diwalerylochityny o granicznej liczbie lepkościowej równej 1,51 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C (widmo wykonano na Spektrofotometrze IR- Nexus FT-IR firmy Thermo Nicolet). Niezależnie od metodyki syntezy (wybór bezwodnika kwasowego, katalizatora, warunków prowadzenia reakcji), kompilacja metody syntezy z przedstawionym w wynalazku sposobem oczyszczania daje w każdym przypadku lepsze wyniki od wyników zaprezentowanych w stanie wiedzy.

PL 229 108 B1

P r z y k ł a d 1

Zoptymalizowany sposób syntezy oraz wydzielanie dibutyrylochityny według wynalazku (chitin dibutyrate)

W 5 I reaktorze szklanym trójszyjnym umieszczono 540 ml bezwodnika masłowego i całość schłodzono do temperatury od -5°C do -2°C za pomocą łaźni lodowej z solą. Następnie intensywnie mieszając mieszadłem mechanicznym z końcówką śmigłową 4-skrzydłową o częstotliwości obrotów 120-140 rpm wkroplono 320 ml kwasu metanosulfonowego w temperaturze -2°C do 0°C w czasie 30 min. Następnie do mieszaniny acylującej dozowano małymi porcjami 100 g krewetkowej alfa chityny oczyszczonej z węglanu wapnia, która charakteryzowała się graniczną liczbą lepkościową 10,8 dl/g oznaczoną w temperaturze 25°C w systemie rozpuszczalnikowym 5%LiCI/DMAC i wiskozymetryczną średnią masą cząsteczkową wyliczoną na podstawie zależności: [η]=0.0024*Μ^⁶⁹ równą 197020,26 g/mol. Reaktor wyjęto z łaźni i mieszaninę reakcyjną mieszano mieszadłem mechanicznym (częstotliwość obrotów: 120-150 rpm) przez 15 min. Po dokładnym wymieszaniu mieszaniny reakcyjnej, reakcję estryfikacji prowadzono bez mieszania przez kolejne 2,5 h w temperaturze 23°C. Reakcję zakończono poprzez dodanie do mieszaniny 1000 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i intensywnie mieszano (rozdrobniono na jednolity osad polimerowy) przez około 2 min. za pomocą mieszadła mechanicznego zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła. Jednolicie rozdrobnioną masę polimerową w środowisku 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 pozostawiono na około 20 min, celem neutralizacji. Po upływie czasu, osad odsączono, ponownie umieszczono w reaktorze i zalano świeżą porcją 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 oraz powtórzono etap rozdrabniania w czasie 60 s i całość pozostawiono na kolejne 15 min. Osad odsączono. Procedurę powtórzono jeszcze dwukrotnie. Po odsączeniu osadu po ostatnim etapie neutralizacji, osad przemywano wodą destylowaną na lejku Buchnera do uzyskania pH=7 (10 I wody destylowanej). W momencie, gdy przesącz osiągnął pH=7, osad polimerowy odsączono pod próżnią i dalej suszono na po wietrzu przez 12 h w temperaturze pokojowej. Następnie uzyskany surowy produkt rozpuszczono w 3,5 I etanolu skażonego 2% acetonem. Całkowicie rozpuszczony roztwór polimerowy poddano filtracji klarującej z użyciem szklanego lejka Schotta o gęstości G1. Przesącz wytrącono w 7-krotnym nadmiarze wody destylowanej w stosunku objętościowym, po czym odsączono pod próżnią na lejku Buchnera i myto w około 20 l wody destylowanej w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika. Dibutyrylochitynę odsączono pod próżnią i wysuszono w temperaturze 100°C.

Otrzymano 142,7 g dibutyrylochityny o granicznej liczbie lepkościowej równej 1,30 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C.

Masy molowe (Mn, Mw, Mz) i dyspersja mas (Mw/Mn) wyznaczone zostały metodą chromatografii żelowej w układzie pomiarowym zawierającym: pompę izokratyczną Agilent Technologies 1200, detektor wielokątowego rozpraszania światła (λ=658 nm) DAWN HELEOS (Wyatt Technologies), detektor refraktometryczny An-2010 RI (WGE Dr. Bures) oraz zestaw kolumn PL gel guard, PL gel MIXED-C x 2, PSS GRAM 100 A. Pomiary wykonano w DMF z dodatkiem 5 mmol/L LiBr w 45°C stosując przepływ eluentu 1 mL/min. Roztwór próbki filtrowano przed zastrzyknięciem na kolumnę stosując filtr SRP 15 o rozmiarze porów 0,20 pm. Wartość inkrementu współczynnika załamania światła została wyznaczona na detektorze refraktometrycznym SEC-3010 dn/dc o długości fali λ=620 nm.

Mn = 1,19-10⁵ [g/mol]

Mw = 1,70-10⁵ [g/mol]

Mz = 2,94-10⁵ [g/mol]

Mw/Mn = 1,43

Analizę elementarną przeprowadzono za pomocą analizatora VARIO EL III firmy Elementar. Temperatura spalania próbki wynosiła 1150°C w atmosferze helu z dodatkiem tlenu.

%C - 54,09; %H - 7,44; %N - 3,92.

P r z y k ł a d 2

Zoptymalizowany sposób syntezy oraz wydzielanie pochodnej diwalerylowej chityny według wynalazku (chitin dipentanoate)

W 500 ml trójszyjnej kolbie szklanej umieszczono 20,5 ml bezwodnika walerianowego i całość schłodzono do temperatury od -5°C do 0°C za pomocą łaźni lodowej z solą. Następnie intensywnie mieszając mieszadłem mechanicznym zaopatrzonym w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych o częstotliwości obrotów 50-80 rpm wkroplono 1,5 ml kwasu nadchlorowego w temperaturze od 0°C do 5°C w czasie 10 min. Następnie do mieszaniny acylującej dozowano małymi

PL 229 108 B1 porcjami 3 g krewetkowej oczyszczonej chityny z węglanu wapnia, która charakteryzowała się graniczną liczbą lepkościową 10,8 dl/g oznaczoną w temperaturze 25°C w systemie rozpuszczalnikowym 5%LiCI/DMAC i wiskozymetryczną średnią masą cząsteczkową wyliczoną na podstawie zależności: [η]=0.0024*Μ^⁶⁹ równą 197020,26 g/mol. Mieszaninę reakcyjną mieszano mieszadłem mechanicznym (częstotliwość obrotów: 80-100 rpm) przez 5 min. Po dokładnym wymieszaniu mieszaniny reakcyjnej, reakcję estryfikacji prowadzono bez mieszania przez kolejne 7,5 h w temperaturze 0°C. Reakcję zakończono poprzez dodanie do mieszaniny 150 ml 3% wodnego roztworu NaHCO3 i intensywnie rozdrabniano mieszaninę reakcyjną za pomocą mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła celem dokładniejszej homogenizacji (5000 obr./min) na jednolity osad (60 s) i pozostawiono na 15 min celem dalszej neutralizacji. Po upływie 10 min. osad odsączono, ponownie umieszczono w reaktorze i dodano świeżą porcję 3% wodnego roztworu NaHCO3 i powtórzono etap rozdrabniania w czasie 30 s i całość pozostawiono na kolejne 15 min. Osad odsączono. Procedurę powtórzono jeszcze dwukrotnie. Po odsączeniu osadu po ostatnim etapie neutralizacji, osad przemywano wodą destylowaną na lejku Buchnera do uzyskania pH=7 (1 l wody destylowanej). W momencie, gdy przesącz osiągnął pH=7, osad polimerowy odsączono pod próżnią i dalej suszono na powietrzu przez 12 h w temperaturze pokojowej. Następnie uzyskany surowy produkt rozpuszczono w 80 ml acetonu. Całkowicie rozpuszczony roztwór polimerowy poddano filtracji klarującej z użyciem szklanego lejka Schotta o gęstości G2. Przesącz wytrącono w 6-krotnym nadmiarze wody destylowanej w stosunku objętościowym, po czym odsączono pod próżnią na lejku Buchnera i myto w około 2 I wody destylowanej w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika. Finalny produkt odsączono pod próżnią i wysuszono w temperaturze 80°C.

Otrzymano 3,5 g diwalerylochityny o granicznej liczbie lepkościowej równej 1,51 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C za pomocą wiskozymetru rozcieńczeniowego.

Masy molowe (Mn, Mw, Mz) i dyspersja mas (Mw/Mn) wyznaczone zostały metodą chromatografii żelowej na układzie pomiarowym zawierającym: pompę izokratyczną Agilent Technologies 1200, detektor wielokątowego rozpraszania światła (λ=658 nm) DAWN HELEOS (Wyatt Technologies), detektor refraktometryczny An-2010 RI (WGE Dr. Bures) oraz zestaw kolumn PL gel guard, PL gel MIXEDC x 2, PSS GRAM 100 A. Pomiary wykonano w DMF z dodatkiem 5 mmol/L LiBr w 45°C stosując przepływ eluentu 1 mL/min. Roztwór próbki filtrowano przed zastrzyknięciem na kolumnę stosując filtr SRP 15 o rozmiarze porów 0,20 gm. Wartość inkrementu współczynnika załamania światła została wyznaczona na detektorze refraktometrycznym SEC-3010 dn/dc o długości fali λ=620 nm.

Mn = 1,78-10⁵ [g/mol]

Mw = 2,80-10⁵ [g/mol]

Mz = 4,03-10⁵ [g/mol]

Mw/Mn = 1,45

%C - 56,48; %H - 8,06; %N - 3,62.

P r z y k ł a d 3

Zoptymalizowany sposób syntezy oraz wydzielanie pochodnej heksanowej chityny według wynalazku (chitin dihexanoate)

W 500 ml trójszyjnej kolbie szklanej umieszczono 74 ml bezwodnika heksanowego i całość schłodzono do temperatury 0°C za pomocą łaźni lodowej z solą. Następnie intensywnie mieszając mieszadłem mechanicznym o końcówce kotwicowej o częstotliwości 100 rpm wkroplono 51 ml kwasu metanosulfonowego w temperaturze od 0°C do 5°C w czasie 10 min. Następnie do mieszaniny acylującej dozowano małymi porcjami 10 g krewetkowej oczyszczonej chityny z węglanu wapnia, która charakteryzowała się graniczną liczbą lepkościową 10,8 dl/g oznaczoną w temperaturze 25°C w systemie rozpuszczalnikowym 5%LiCI/DMAC i wiskozymetryczną średnią masą cząsteczkową wyliczoną na podstawie równania Marka-Houwinka: [η]=0.0024*Μ^⁶⁹ równą 197171,28 g/mol. Mieszaninę reakcyjną mieszano mieszadłem mechanicznym o częstotliwości obrotów 200 rpm przez 15 min. Po dokładnym wymieszaniu mieszaniny reakcyjnej, reakcję estryfikacji prowadzono bez mieszania przez kolejne 2,5 h w temperaturze 0°C. Reakcję zakończono poprzez dodanie do mieszaniny 200 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i intensywnie rozdrabniano mieszaninę reakcyjną za pomocą mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną ze ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła

PL 229 108 B1 celem dokładniejszej homogenizacji (5000 obr./min) na jednolity osad (30 s) i pozostawiono na 25 min celem dalszej neutralizacji. Po upływie 25 min osad odsączono, ponownie umieszczono w reaktorze i dodano świeżą porcję 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i powtórzono etap rozdrabniania w czasie 30 s i całość pozostawiono na kolejne 15 min. Osad odsączono. Procedurę powtórzono jeszcze trzykrotnie. Po odsączeniu osadu po ostatnim etapie neutralizacji, osad przemywano wodą destylowaną na lejku Buchnera do uzyskania pH=7. W momencie, gdy przesącz osiągnął pH=7, klejący się osad polimerowy odsączono pod próżnią i dalej suszono na powietrzu przez 12 h w temperaturze pokojowej. Następnie uzyskany surowy produkt rozpuszczono w 600 ml etanolu skażonego z dodatkiem 5% wody destylowanej. Całkowicie rozpuszczony roztwór polimerowy poddano filtracji klarującej z użyciem szklanego lejka Schotta o gęstości G1, a następnie lejka Buchnera z sączkiem pokrytym ziemią okrzemkową. Przesącz wytrącono w 6-krotnym nadmiarze wody destylowanej w stosunku objętościowym, po czym odsączono pod próżnią na lejku Buchnera i myto w około 5 I wody destylowanej w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika. Finalny produkt odsączono pod próżnią i wysuszono w temperaturze 80°C.

Wydajność reakcji wyniosła 95%, otrzymano produkt o granicznej liczbie lepkościowej równej 2,16 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C za pomocą wiskozymetru rozcieńczeniowego.

Masy molowe (Mn, Mw, Mz) i dyspersja mas (Mw/Mn) wyznaczone zostały metodą chromatografii żelowej na układzie pomiarowym zawierającym: pompę izokratyczną Agilent Technologies 1200, detektor wielokątowego rozpraszania światła (λ=658 nm) DAWN HELEOS (Wyatt Technologies), detektor refraktometryczny An-2010 RI (WGE Dr. Bures) oraz zestaw kolumn PL gel guard, PL gel MIXED-C x 2, PSS GRAM 100 A. Pomiary wykonano w DMF z dodatkiem 5 mmol/L LiBr w 45°C stosując przepływ eluentu 1 mL/min. Roztwór próbki filtrowano przed zastrzyknięciem na kolumnę stosując filtr SRP 15 o rozmiarze porów 0,20 gm. Wartość inkrementu współczynnika załamania światła została wyznaczona na detektorze refraktometrycznym SEC-3010 dn/dc o długości fali λ=620 nm.

Mn = 2,95-10⁵ [g/mol]

Mw = 4,52-10⁵ [g/mol]

Mz = 9,95-10⁵ [g/mol]

Mw/Mn = 1,53

%C - 59,09; %H - 8,59; %N - 3,28.

P r z y k ł a d 4

Zoptymalizowany sposób syntezy oraz wydzielanie według wynalazku kopoliestru masłowo-walerylowego chityny (chitin butyrate/valerate copolymer)

W 500 ml trójszyjnej kolbie szklanej umieszczono 8,7 ml bezwodnika masłowego oraz 10,2 ml bezwodnika walerianowego i całość schłodzono do temperatury od -3°C do 0°C za pomocą łaźni lodowej z solą. Następnie intensywnie mieszając mieszadłem mechanicznym o końcówce śmigłowej 4-skrzydłowej o częstotliwości 180 rpm wkroplono 1,5 ml kwasu nadchlorowego w temperaturze od 0°C do 5°C w czasie 15 min. Następnie do mieszaniny acylującej dozowano małymi porcjami 3 g krewetkowej oczyszczonej chityny z węglanu wapnia, która charakteryzowała się graniczną liczbą lepkościową 10,8 dl/g oznaczoną w temperaturze 25°C w systemie rozpuszczalnikowym 5%LiCI/DMAC i wiskozymetryczną średnią masą cząsteczkową wyliczoną na podstawie równania Marka-Houwinka: [η]=0.0024*Μ((;⁶⁹ równą 197171,28 g/mol. Mieszaninę reakcyjną mieszano mieszadłem mechanicznym o częstotliwości obrotów 200 rpm przez 10 min. Po dokładnym wymieszaniu mieszaniny reakcyjnej, reakcję estryfikacji prowadzono bez mieszania przez kolejne 3 h w temperaturze pokojowej. Reakcję zakończono poprzez dodanie do mieszaniny 100 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i intensywnie rozdrabniano mieszaninę reakcyjną za pomocą mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła celem dokładniejszej homogenizacji (800 obr./min) na jednolity osad (20 s) i pozostawiono na 15 min celem dalszej neutralizacji. Po upływie 10 min osad odsączono, ponownie umieszczono w reaktorze i dodano świeżą porcję 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i powtórzono etap rozdrabniania w czasie 30 s i całość pozostawiono na kolejne 10 min. Osad odsączono. Procedurę powtórzono jeszcze dwukrotnie. Po odsączeniu osadu po ostatnim etapie neutralizacji, osad w postaci ziarenek przemywano wodą destylowaną na lejku Buchnera do uzyskania pH=7. W momencie, gdy przesącz osiągnął pH=7, osad polimerowy w postaci drobnych granulek odsączono pod próżnią i dalej suszono na powietrzu przez 12 h w temperaturze pokojoPL229 108 Β1 wej. Następnie uzyskany surowy produkt rozpuszczono w 60 ml acetonu. Całkowicie rozpuszczony roztwór polimerowy poddano filtracji klarującej z użyciem szklanego lejka Schotta o gęstości G2. Przesącz wytrącono w 5-krotnym nadmiarze wody destylowanej w stosunku do uzyskanego roztworu polimerowego, po czym odsączono pod próżnią na lejku Buchnera i myto około 2 I wody destylowanej w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika. Finalny produkt odsączono pod próżnią i wysuszono w temperaturze 80°C.

Wydajność reakcji wyniosła 74%, otrzymano produkt o granicznej liczbie lepkościowej równej 1,1 dL/g oznaczonej w acetonie w 25°C za pomocą wiskozymetru rozcieńczeniowego.

Przykład 5

Porównanie dwóch metod wydzielania pochodnej diwalerylowej chityny (chitin dipentanoate) według stanu wiedzy oraz według wynalazku.

Etapy: przygotowanie mieszaniny acylującej, acylacja chityny mieszaniną acylującą były takie same dla wszystkich próbek (2a, 2c, 2d, 3a, 3c, 3d), warunki prowadzenia według Tabeli 1.

Przygotowanie mieszaniny acylującej: wkraplanie 1,5 ml kwasu nadchlorowego do 20,5 ml bezwodnika Walerianowego w zakresie temp, od -2°C do 0°C.

Acylacja chityny: dodawanie małymi porcjami chityny (3 g) do mieszaniny acylującej przy ciągłym mieszaniu w zakresie temp, od 0°C do 5°C.

Sposób wydzielenia surowego produktu według stanu wiedzy dla próbek 2a, 2c, 2d był następujący: THF (do ekstrakcji nieprzereagowanych kwasów organicznych) / woda / suszenie / rozpuszczanie w acetonie / wytrącanie w wodzie/ suszenie.

Sposób wydzielenia surowego produktu według wynalazku dla próbek 3a, 3c, 3d był następujący: 2,5% NaHCO_3aq z homogenizacją mieszadłem mechanicznym zaopatrzonym w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła celem dokładniejszej homogenizacji / woda / suszenie / rozpuszczanie w acetonie / wytrącanie w wodzie / suszenie.

Nr próbki	Warunki syntezy	Wydajno ść Reakcji [%]	Graniczna lepkość wiskozymetryczna oznaczona w acetonie [dl/g] wtemp. 21°C	Masa molowa [g/mol]	Analiza elementarna	Rozpuszczalność
Aceton	Etanol skaź. acetonem	Etanol bezw.
2a f	O'C, 2h	38,89		M«= 2,67-10= Mj= 5,28 10⁵	%C 56,38 • ł R.O1 W	etos		+ -
2c	d'C,6h^k	62,60	próbka się nie cateowicr Ό&,Μι'α	1,2-10⁵ Mw* 2,20-10⁵, Mi =4,29 10”	r 5« m .1 <*,02 %N- 3,90	1818811		+
2d	. O”C, <.^24h '	7^,95	prioin r całkowicie L-Fgfhtśic&K ‘	Mn= 1,04-10⁵M» = 1,78-10’ Mz=2,99 1O⁵	r st, im 1 Rftf. %N 46?			*
3a	0’C, 2h	42,00	1,80	M_n= 1,65-10⁵M„= 2,98-10⁵M_z= 5,05-10’	%C- 57,69 %H- 8,00 %N- 3,73	+	+	+
3c	0°C, 6h	64,45	1,59	Mn= 1,45-10⁵M_w =2,59-10⁵M,= 4,42-10’	%C- 57,05 %H- 7,84 %N- 3,68	+	+	+
3d	0°C, 24h	80,91	1,38	M_n = 1,23-10’ Mw= 2,07-10⁵Mz= 3,46-10⁵	%C- 56,69 %H- 7,89 %N- 3,62	+	+	+

Tabela 1: Porównanie metod wydzielania pochodnej diwalerylowej chityny według stanu wiedzy (2a, 2c, 2d) i według wynalazku (3a, 3c, 3d) w stosunku do uzyskanej wydajności reakcji, granicznej lepkości wiskozymetrycznej, uzyskanych mas molowych i rozpuszczalności finalnych produktów reakcji.

Z powyższej tabeli wynika, że metodą klasyczną (znaną ze stanu techniki - ekstrakcja rozpuszczalnikiem organicznym nieprzereagowanych kwasów organicznych) nie można otrzymać pochodnej diwalerylowej chityny o wysokich masach cząsteczkowych, otrzymywane są produkty o wysokim rozrzucie mas cząsteczkowych i niecałkowitej rozpuszczalności. Metoda wydzielania pochodnej diwalerylowej chityny z roztworu z wykorzystaniem 2,5% wodnego roztworu NaHCCb (według wynalazku)

PL229 108 Β1 pozwala na uzyskanie wysokich wydajności reakcji, jednolitych masowo finalnych produktów polimerowych o wysokim stopniu estryfikacji.

Przykład 6

Porównanie dwóch metod wydzielania pochodnej diheksanowej chityny (chitin dihexanoate)

Wydzielanie produktów reakcji przeprowadzane według stanu wiedzy oraz według wynalazku były przeprowadzane po zakończeniu syntez, których etapy: przygotowania mieszaniny acylującej, acylacji chityny mieszaniną acylującą oraz warunki prowadzenia reakcji były identyczne, opis poniżej.

Przygotowanie mieszaniny acylującej: wkraplanie 15,3 ml kwasu metanosulfonowego do 22,2 ml bezwodnika heksanowego w zakresie temp, od -2°C do 2°C.

Warunki prowadzenia reakcji: 2,5 h, w temp. 21 °C.

Metodyka wydzielania produktów reakcji:

I- klasycznie (według stanu wiedzy), poprzez rozpuszczanie w rozpuszczalniku organicznym i wytrącenie w wodzie,

II- według wynalazku, z użyciem 2,5% wodnego roztworu NaHCCb do wydzielenia surowego produktu i dalsze jego oczyszczanie poprzez rozpuszczanie w rozpuszczalniku organicznym oraz wytrącanie w nadmiarze wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego pod kątem stopnia trudności w wydzieleniu finalnego produktu reakcji.

Charakterystyka etapów oczyszczania produktu	Metoda wydzielenia surowego produktu reakcji
Klasycznie	według wynalazku *
Rozpuszczalnik	Etanol skaź, acetonem	Etanol skaź, acetonem
Ilość użytego rozpuszczalnika [ml]	40	50
Charakterystyka rozpuszczania I	++ (wzrost temp, do 58°C)	++
Sączenie I- przez lejek Schotta o gęstości G1	++	++
Charakterystyka oraz postać wytrąconego polimeru I	lepki smar	++ lekko sklejające się włókna
Mycie wodą destylowaną	(duże straty ilościowe ze względu na postać polimeru)	++
Wydajność po I wytrącaniu	48,9%	87,99%
Charakterystyka rozpuszczania II	Żelowanie układu	++
Sączenie II- przez lejek Schotta o gęstości G2	nie wydzielono produktu	++
Charakterystyka oraz postać wytrąconego polimeru II	nie wydzielono produktu	++
Końcowa wydajność reakcji	nie wydzielono produktu	85,2 %

Tabela 2: Porównanie metody wydzielania produktu z mieszaniny poreakcyjnej według stanu wiedzy (I) i według wynalazku (II) pod kątem charakterystyki etapów oczyszczania produktu.

Z analizy Tabeli 2 wynika, że zastosowanie sposobu według wynalazku pozwala na:

- Otrzymanie produktów z mas poreakcyjnych o różnych postaciach; ponadto postać wydzielonego polimeru, struktura i konsystencja uzyskiwanego produktu również ma ogromne znaczenie podczas prowadzenia procesu wydzielania w skali przemysłowej.

- Uzyskanie pochodnej diheksanowej chityny z bardzo wysoką wydajnością (87,99%) w porównaniu z metodą klasyczną (48,9%); możliwość przeprowadzenia dodatkowego etapu oczyszczania produktu, który nie przynosi strat wydajności, natomiast pozwala uzyskać produkt całkowicie pozbawiony zanieczyszczeń chitynowych.

- Bardzo ważnym aspektem jest również brak występowania zjawiska egzotermii w momencie dodawania rozpuszczalnika do surowego produktu jak ma to miejsce w metodzie

PL 229 108 B1 klasycznej. Nagły wzrost temperatury w gęstej masie polimerowej jest niebezpieczny i trudny do opanowania zwłaszcza podczas prowadzenia procesu w skali przemysłowej.

P r z y k ł a d 7

Porównanie trzech metod wydzielenia dibutyrylochityny (Metoda I i II znane ze stanu wiedzy, Metoda III - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu; wyniki przedstawione w Tabeli 3.

Wydzielanie produktów reakcji według metod przedstawionych w stanie wiedzy oraz według wynalazku były przeprowadzane po zakończeniu syntez, których etapy: przygotowania mieszaniny acylującej, acylacji chityny mieszaniną acylującą oraz warunki prowadzenia reakcji były identyczne, opis poniżej.

Przygotowanie mieszaniny acylującej: wkraplanie 16 ml kwasu metanosulfonowego do 27 ml bezwodnika masłowego w zakresie temp. od -2°C do 0°C.

Acylacja chityny: dodawanie małymi porcjami chityny pozbawionej węglanu wapnia (5g) do mieszaniny acylującej przy ciągłym mieszaniu w zakresie temp. od 0°C do 5°C.

Warunki prowadzenia reakcji: 2,5 h, w temp. 21°C.

Wydzielanie i oczyszczanie dibutyrylochityny z gęstej masy reakcyjnej.

Metoda I według stanu wiedzy - dodanie do gęstej masy polimerowej 150 ml octanu etylu przy mieszaniu/ dodawanie przy ciągłym mieszaniu stopniowo NaHCO3 do mieszaniny reakcyjnej do uzyskania pH=7 /przesączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ przemycie masy polimerowej kolejną porcją 150 ml octanu etylu/kolejne sączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ suszenie na powietrzu/mycie wodą do uzyskania pH=7/ suszenie surowego produktu/ rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/ sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/ wydzielenie dibutyrylochityny 6-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego i zaniku metanosulfonianu etylu.

Metoda II według stanu wiedzy - dodanie do gęstej masy polimerowej 150 ml octanu etylu przy mieszaniu/ dodawanie przy ciągłym mieszaniu stopniowo NaHCO3 do mieszaniny reakcyjnej do uzyskania pH=7/ przesączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ przemycie masy polimerowej kolejną porcją 150 ml octanu etylu/kolejne sączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ suszenie masy polimerowej na powietrzu/ rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/ sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/ wydzielenie dibutyrylochityny 6-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego i zaniku metanosulfonianu etylu.

Metoda III według wynalazku - Procedura 1: dodanie do gęstej masy polimerowej 200 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i rozdrobnienie z wykorzystaniem mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych (1000 obr./min) na jednolity osad (45 s) i pozostawienie na 15 min celem dalszej neutralizacji, odsączenie surowego produktu na lejku ze spiekiem szklanym o gęstości porów G1/ 3x Powtórzenie procedury 1/ Mycie surowego produktu wodą destylowaną do uzyskania pH=7/ suszenie w suszarce/ rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie dibutyrylochityny 4-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego i zaniku metanosulfonianu etylu.

PL229 108 Β1

^Charakterystyka eta‘pu	—-«.!L...Ł «
Ιτ+,ίκ·, * ' ^wydzielania, produktu/'	Metoda 1 .-7’ P' ¹	Metoda 11	Mptnrła fil lYItfŁUUa III
Ekstrakcja n ie prze reago wa nyc h kwasów do octanu etylu z gęstej masy reakcyjnej z wykorzystaniem klasycznego mieszadła mechanicznego	Ekstrakcja nieprzereagowanych kwasów do rozpuszczalnika organicznego ze względu na trudną postać masy reakcyjnej. Masa reakcyjna nie dająca się rozmieszać klasycznym metodami.	Ekstrakcja nieprzereagowanych kwasów do rozpuszczalnika organicznego ze względu na trudną postać masy reakcyjnej. Masa reakcyjna nie dająca się rozmieszać klasycznym metodami.	BRAK ETAPU
Neutralizacja- dla metody 1 i II z wykorzystaniem NaHCCh przy ciągłym mieszaniu/dla metody III z wykorzystaniem 2,5% NaHCO3aq. z równoczesnym rozdrabnianiem masy polimerowej.	Neutral izacja/osiągnięte pH dla masy polimerowej =4 ze względu na brak rozpuszczalności NaHCO_aw octanie etylu.	Neutral izacja/osiągnięte pH dla masy polimerowej =4 ze względu na brak rozpuszczalności NaHCOj w octanie etylu.	Efektywna neutralizacja nieprzereagowanych kwasów. pH= zawiesiny =7.
Postać polimeru po etapie neutralizacji.	Gęsta klejąca się masa polimerowa.	Gęsta klejąca się masa polimerowa.	Rozdrobniony, granulowaty, nie sklejający się osad.
Mycie wodą po etapie neutralizacji do uzyskania pH=7	Wyjściowe pH przesączu =3. Zużyto 18 1 wody do uzyskania pH=7.	Brak etapu	Wyjściowe pH przesączu =7. Zużyto 4 1 wody do przemywania osadu.
Rozpuszczanie w etanolu skaź.	Wzrost temp, do 40 °C. Częściowo zżelowany układ.	Wzrost temp, do 45 °C. Zżelowanie układu.	Brak wzrostu temperatury. Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.
Sączenie roztworu polimerowego.	Utrudnione sączenie ze względu na częściowe zżelowanie układu.	Brak możliwości sączenia.	Łatwe i szybkie sączenie.
Ilość wody zużyta do wytrącenia polimeru oraz do oczyszczenia finalnego produktu z pozostałości metanosulfonianu etylu i kwasu masfowego.	6x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 71	Nie przeprowadzono etapu ze względu na zżelowanie układu.	4x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 41

PL229 108 Β1

Wydajność reakcji [%]	23,8	Brak wydzielenia produktu.	możliwości finalnego	87,0
Graniczna lepkość	Brak możliwości	Brak	możliwości	1,25
υνί s kozy met ryczn a	oznaczenia ze względu	oznaczenia ze względu
oznaczona w acetonie	na nierozpuszczalność	na nierozpuszczalność
[dl/g] w temp. 25°C.	otrzymanego produktu	otrzymanego	produktu
	w acetonie.	w acetonie
Ilości zużytych surowców	300 ml octanu etylu	300 ml octanu etylu	800 ml	2,5%
niezbędnych do				NaHCO_3aq.
wydzielenia i oczyszczenia	250 ml alkoholu	300 ml	alkoholu	150 ml alkoholu
DBC	etylowego skaź.	etylowego	skaź.	etylowego	skaź.
	acetonem	acetonem		acetonem
	25 I wody destylowanej	Brak etapu mycia wodą	81 wody
		destylowaną		destylowanej

Tabela 3: Porównanie metod wydzielenia dibutyrylochityny (Metoda I i II znane ze stanu wiedzy,

Metoda III - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu.

Przykład 8

Porównanie dwóch metod wydzielenia diwalerylochityny (Metoda I - znana ze stanu wiedzy, Metoda II - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu, dane w Tabeli 4.

Wydzielanie produktu reakcji według metody przedstawionej w stanie wiedzy oraz według wynalazku były przeprowadzane po zakończeniu syntez, których etapy: przygotowania mieszaniny acylującej, acylacji chityny mieszaniną acylującą oraz warunki prowadzenia reakcji były identyczne, opis poniżej.

Przygotowanie mieszaniny acylującej: wkraplanie 2,5 ml kwasu nadchlorowego do 34,2 ml bezwodnika Walerianowego w zakresie temp. 0°C do 2°C.

Acylacja chityny: dodawanie małymi porcjami chityny pozbawionej węglanu wapnia (5 g) do mieszaniny acylującej przy ciągłym mieszaniu w zakresie temp, od 0°C do 3°C.

Warunki prowadzenia reakcji: 2 h, w temp. 21 °C.

Wydzielanie i oczyszczanie diwalerylochityny z masy reakcyjnej o postaci gęstej zawiesiny.

Metoda / według stanu wiedzy- dodanie do masy reakcyjnej w postaci gęstej zawiesiny 150 ml octanu etylu przy mieszaniu/ dodawanie przy ciągłym mieszaniu stopniowo NaHCCb do mieszaniny reakcyjnej do uzyskania pH=7/przesączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ przemycie masy polimerowej o postaci proszku kolejną porcją 150 ml octanu etylu/kolejne sączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ suszenie na powietrzu/mycie wodą do uzyskania pH=7/ suszenie surowego produktu/ rozpuszczanie w 120 ml alkoholu etylowego skaź, acetonem/ sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie diwalerylochityny 6-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku kwasu Walerianowego i kwasu nadchlorowego.

Metoda II - Procedura 1: dodanie do masy reakcyjnej w postaci gęstej zawiesiny 150 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCCb i rozdrobnienie z wykorzystaniem mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną ze ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła (250 obr./min) na jednolity osad (20 s) i pozostawienie na 30 min celem dalszej neutralizacji, odsączenie surowego produktu na lejku ze spiekiem szklanym o gęstości porów G1/ 4x. Powtórzenie procedury 1/ mycie surowego produktu wodą destylowaną do uzyskania pH=7/ suszenie w suszarce/rozpuszczanie w 110 ml alkoholu etylowego skaź, acetonem/sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie diwalerylochityny 5-krotnym nadmiarem wody w stosunku do wyjściowej objętości roztworu polimerowego/ mycie produktu ze śladowych ilości kwasu Walerianowego.

PL229 108 Β1

Charakterystyka etapu wydzielania prod uktu/ chara kterystyka p rodu ktu	Spo-ob wydzielania diwalerylochityny
.....'flf ...Σ.,'. .	. , ,. .··.·. / ..χ·. . , . „ . ....._Ί. p... A
końcowego .·	Metoda i
	%/e r* tffl o »7^S	β ? i’’ ^Α<^ί« s > F /ft·
Ekstrakcja nieprzereagowanych kwasów do octanu etylu z masy reakcyjnej w postaci gęstej zawiesiny z wykorzystaniem klasycznego mieszadła mechanicznego	Efektywna ekstrakcja nieprzereagowanego kwasu Walerianowego do rozpuszczalnika organicznego.	BRAK ETAPU
Neutralizacja- dla metody 1 z wykorzystaniem NaHCOj przy ciągłym mieszaniu/dla metody II z wykorzystaniem 2,5% NaHCO3_Jq. z równoczesnym rozdrabnianiem masy polimerowej.	Neutralizacja/osiągnięte pH dla zawiesiny -5 ze względu na brak rozpuszczalności NaHCOa w octanie etylu.	Efektywna neutralizacja nieprzereagowanych kwasów (kwasu Walerianowego i kwasu nadchlorowego) pHzawiesiny =7.
Postać polimeru po etapie neutralizacji.	Granulowaty osad.	Lekko mazisty granulowaty osad.
Mycie wodą po etapie neutralizacji do uzyskania pH=7	Wyjściowe pH przesączu =4. Zużyto 10 1 wody do uzyskania pH=7.	Wyjściowe pH przesączu =7. Zużyto 6 1 wody do przemywania osadu.
Rozpuszczanie w etanolu skaź.	Polimer częściowo rozpuszczalny w rozpuszczalniku. Duża część osadu nierozpuszczalna (rozpad wiązań NH-COCH3 i powstanie NHj co skutkuje brakiem rozpuszczalności w etanolu skaź, i innych powszechnych rozpuszczalnikach organicznych).	Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.
Sączenie roztworu polimerowego.	Ulrudnione sączenie ze względu na dużą ilość nierozpuszczalnego osadu.	Łalwe i szybkie sączenie.
Ilość wody zużyta do wytrącenia polimeru oraz do oczyszczenia finalnego produktu z pozostałości nieprzereagowanych kwasów.	6x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 8 1	5x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 51
Wydajność reakcji [%]	29,51	83,0
Graniczna lepkość wiskozymetryczna oznaczona w acetonie [dl/g] w temp. 25°C.	0,65	1,05
Ilości zużytych surowców niezbędnych do wydzielenia i oczyszczenia diwalerylochityny	300 ml octanu etylu 120 ml alkoholu etylowego skaź. acetonem 18 1 wody destylowanej	750 ml 2,5% NaHCO_3aq. 110 ml alkoholu etylowego skaź, acetonem 11 1 wody destylowanej

Tabela 4: Porównanie dwóch metod wydzielenia diwalerylochityny (Metoda I - znana ze stanu wiedzy, Metoda II - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu.

PL 229 108 B1

P r z y k ł a d 9

Porównanie dwóch metod wydzielenia dibutyrylochityny (Metoda I znana ze stanu wiedzy, Metoda II - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu, dane w Tabeli 5.

Wydzielanie produktu reakcji według metody przedstawionej w stanie wiedzy oraz według wynalazku były przeprowadzane po zakończeniu syntezy, której przebieg dla obu przypadków był identyczny i został opisany poniżej. Przebieg syntezy (na podstawie stanu wiedzy - Zgłoszenie patentowe numer P.400256):

Sproszkowaną chitynę krylową w ilości 10 g pozbawioną węglanu wapnia o granicznej liczbie lepkościowej równej 10,8 dL/g oznaczonej w DMAC/5%LiCI umieszczono w 2-szyjnej kolbie szklanej i zalano 52 ml 98% bezwodnika masłowego. Następnie całość wymieszano i pozostawiono na 3 h w temperaturze 20°C. Po upływie 3 h kolbę umieszczono w termostacie utrzymującym temperaturę 25°C i wkroplono w ciągu 15 minut 4,4 ml 70-72% kwasu nadchlorowego. Całość wymieszano. Reakcję prowadzono w temperaturze 25°C przez 3 h.

Wydzielanie i oczyszczanie dibutyrylochityny z masy reakcyjnej o postaci proszku.

Metoda I według stanu wiedzy - dodanie do gęstej masy polimerowej 150 ml octanu etylu przy mieszaniu/ dodawanie przy ciągłym mieszaniu stopniowo NaHCO3 do mieszaniny reakcyjnej do uzyskania pH=7/przesączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ przemycie masy polimerowej kolejną porcją 150 ml octanu etylu/kolejne sączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ suszenie na powietrzu/mycie wodą do uzyskania pH=7/ suszenie surowego produktu/ rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/ sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie dibutyrylochityny 6-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego.

Metoda II - Procedura 1: dodanie do gęstej masy polimerowej 200 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i rozdrobnienie z wykorzystaniem mieszadła zaopatrzonego w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła (800 obr./min) na jednolity osad (60 s) i pozostawienie na 30 min celem dalszej neutralizacji, odsączenie surowego produktu na lejku ze spiekiem szklanym o gęstości porów G1/ 5x Powtórzenie procedury 1/ Mycie surowego produktu wodą destylowaną do uzyskania pH=7/ suszenie w suszarce/rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie dibutyrylochityny 4-krotnym nadmiarem wody/ mycie produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego.

PL229 108 Β1

Charakterystyka etapu wydzielania produktu/ charakterystyka produktu końcowego
Ekstrakcja nieprzereagowanych kwasów do octanu etylu z masy reakcyjnej o postaci zawiesiny z wykorzystaniem klasycznego mieszadła mechanicznego	Efektywna ekstrakcja nieprzereagowanego kwasu masłowego do rozpuszczalnika organicznego.	BRAK ETAPU
Neutralizacja- dla metody I z wykorzystaniem NaHCOs przy ciągłym mieszaniu/dla metody II z wykorzystaniem 2,5% NaHCO3_aq. z równoczesnym rozdrabnianiem masy polimerowej.	Neutralizacja/osiągnięte pH dla masy polimerowej w octanie etylu równe 3 ze względu na brak rozpuszczalności NaHCCh w octanie etylu.	Efektywna neutralizacja nieprzereagowanych kwasów. pH= zawiesiny =7,
Postać polimeru po etapie neutralizacji.	Osad w postaci proszku.	Rozdrobniony, sproszkowany osad.
Mycie wodą po etapie neutralizacji do uzyskania pH=7 Postać	Wyjściowe pH przesączu =3. Zużyto 5 I wody do uzyskania pH=7. Osad w postaci proszku.	Wyjściowe pH przesączu =7. Zużyto 3 1 wody do uzyskania pH=7. Rozdrobniony, sproszkowany osad.
Rozpuszczanie w etanolu skaź.	Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.	Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.
Sączenie roztworu polimerowego.	Sączenie wolne ze względu na występowanie osadu powstałego w skutek rozpadu wiązań NH-COCHa i powstanie NH? (co skutkuje brakiem rozp. w etanolu skaź, i innych rozpuszczalnikach organicznych).	Łatwe i szybkie sączenie,
Ilość wody zużyta do wytrącenia polimeru oraz do oczyszczenia produktu z pozostałości metanosulfonianu etylu i kw. masłowego.	6x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 131	4x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 9 1
Wydajność reakcji [%]	73,8	79,9%
Graniczna lepkość wiskozymetr, ozn. w acetonie [dl/g] w temp. 25’C.	0,68	0,69
Ilości zużytych surowców niezbędnych do wydzielenia i oczyszczenia DBC	300 ml octanu etylu zawierający 6 g NaHCOs 300 ml alkoholu etylowego skaź. acetonem 18 1 wody destylowanej	1200 ml 2,5% NaHCO_3aq. zawierająca 3 g NaHCCb. 180 ml alkoholu etylowego skaź, acetonem. 12 1 wody destylowanej

Tabela 5: Porównanie dwóch metod wydzielenia dibutyrylochityny (Metoda I znana ze stanu wiedzy, Metoda II - przedmiot wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu.

PL 229 108 B1

P r z y k ł a d 10

Porównanie efektywności sposobu wydzielania w zależności od sposobu przeprowadzenia syntezy na przykładzie dibutyrylochityny

Wersja A: Przebieg syntezy oraz metoda wydzielania przeprowadzone na podstawie stanu wiedzy (Zgłoszenie patentowe numer P.400256).

Sproszkowaną chitynę krylową w ilości 10 g pozbawioną węglanu wapnia o granicznej liczbie lepkościowej równej 11,2 dL/g oznaczonej w DMAC/5%LiCI umieszczono w 2-szyjnej kolbie szklanej i zalano 52 ml 98% bezwodnika masłowego. Następnie całość wymieszano i pozostawiono na 3 h w temperaturze 20°C. Po upływie 3 h kolbę umieszczono w termostacie utrzymującym temperaturę 25°C i wkroplono w ciągu 15 minut 4,4 ml 70-72% kwasu nadchlorowego. Całość wymieszano. Reakcję prowadzono w temperaturze 25°C przez 3 h. Otrzymano masę reakcyjną w postaci gęstej zawiesiny.

METODA WYDZIELANIA (Metoda I) - dodanie do mieszaniny reakcyjnej 150 ml octanu etylu przy mieszaniu/ dodawanie przy ciągłym mieszaniu stopniowo NaHCO3 do mieszaniny reakcyjnej do uzyskania pH=7/przesączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ przemycie mieszaniny reakcyjnej kolejną porcją 150 ml octanu etylu/kolejne sączenie przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G3/ suszenie na powietrzu/mycie wodą do uzyskania pH=7/ suszenie surowego produktu/ rozpuszczanie surowego produktu w alkoholu etylowym skaż. acetonem/ sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie dibutyrylochityny 6-krotnym nadmiarem wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego/ mycie finalnego produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego.

Wersja B: Przebieg syntezy kompatybilny z metodą wydzielania i oczyszczania według wynalazku

W kolbie 2-szyjnej umieszczono 54 ml bezwodnika kwasu masłowego, do którego cały czas mieszając wkroplono w zakresie temperatur od -2 do 0°C 32 ml kwasu metansulfonowego (99%). Następnie do mieszaniny acylującej dodawano małymi porcjami 10 g chityny krylowej pozbawionej węglanu wapnia o granicznej liczbie lepkościowej równej 11,2 dL/g oznaczonej w DMAC/5%LiCI, przy ciągłym mieszaniu w zakresie temperatur od 0°C do 5°C. Całość dokładnie wymieszano i pozostawiono na 2,5 h w temp. 21°C. Masa reakcyjna po zakończeniu reakcji miała postać gęstej masy polimerowej.

METODA WYDZIELANIA (Metoda II) - Procedura 1: dodanie do gęstej masy polimerowej 400 ml 2,5% wodnego roztworu NaHCO3 i rozdrobnienie z wykorzystaniem mieszadła zaopatrzonego np. w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła (1400 obr./min) na jednolity osad (60 s) i pozostawienie na 30 min celem dalszej neutralizacji, odsączenie surowego produktu na lejku ze spiekiem szklanym o gęstości porów G1/ 4x Powtórzenie procedury 1/ Mycie surowego produktu wodą destylowaną do uzyskania pH=7/ suszenie w suszarce/rozpuszczanie w alkoholu etylowym skaż. acetonem/sączenie roztworu polimerowego przez lejek ze szklanym spiekiem o gęstości porów G1/wydzielenie dibutyrylochityny 4-krotnym nadmiarem wody do objętości roztworu polimerowego/ mycie finalnego produktu do zaniku zapachu kwasu masłowego i zaniku metanosulfonianu etylu.

Zestawienie wyników dla Metody I (według stanu wiedzy) i Metody II (według wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu zostały przedstawione w Tabeli 6.

PL229 108 Β1

Charakterystyka etapu wydzielania produktu/ charakterystyka produktu końcowego	Sposób wydzielenia dibutyrylochityny
> Metoda i	’ Metoda ii
Ekstrakcja nie przereagowanych kwasów do octanu etylu z masy reakcyjnej o postaci zawiesiny z wykorzystaniem klasycznego mieszadła mechanicznego	Efektywna ekstrakcja nieprzereagowanego kwasu masłowego do rozpuszczalnika organicznego,	BRAK ETAPU
Neutralizacja- dla metody I z wykorzystaniem NaHCCh przy ciągłym mieszaniu/dla metody II z wykorzystaniem 2,5% NaHCO3_aq. z równoczesnym rozdrabnianiem masy polimerowej.	Neutralizacja/osiągnięte pH dla masy polimerowej w octanie etylu równe 3 ze względu na brak rozpuszczalności NaHCCh w octanie etylu.	Efektywna neutralizacja nieprzereagowanych kwasów. pH= zawiesiny =7.
Postać polimeru po etapie neutralizacji.	Osad w postaci proszku.	Rozdrobniony, granulowaty, nie sklejający się osad.
Mycie wodą po etapie neutralizacji do uzyskania pH=7.	Wyjściowe pH przesączu =8. Zużyto 4 I wody do uzyskania pH=7.	Wyjściowe pH przesączu -7. Zużyto 8 1 wody do uzyskania pH=7.
Rozpuszczanie w etanolu skaź.	Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.	Brak wzrostu temperatury. Dobra rozpuszczalność polimeru w rozpuszczalniku.
Sączenie roztworu polimerowego.	Sączenie wolne ze względu na występowanie osadu powstałego w skutek rozpadu wiązań NHCOCH3 i powstanie NHz (co skutkuje brakiem rozpuszczalności w etanolu skaź. I innych powszechnych rozpuszczalnikach organicznych).	Łatwe i szybkie sączenie.
Ilość wody zużyta do wytrącenia polimeru oraz do oczyszczenia finalnego produktu z pozostałości metanosulfonianu etylu i kwasu masłowego.	6x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 12 1	4x nadmiar wody w stosunku do objętości roztworu polimerowego. 81
Wydajność reakcji [%]	73,8	88,0
Graniczna lepkość wiskozymetryczna oznaczona w acetonie [dl/g] w temp. 25'C.	0,68	1,25

Tabela 6: Zestawienie wyników dla Metody I (według stanu wiedzy) i Metody II (według wynalazku) pod kątem trudności wydzielenia finalnego produktu, ilości etapów prowadzących do otrzymania produktu o pożądanej czystości finalnego produktu, ilości zużytych odczynników, wydajności całego procesu, granicznej lepkości wiskozymetrycznej finalnego produktu.

PL229 108 Β1

Tabela 7: Porównanie skuteczności metody wydzielania w zależności od przebiegu syntezy na przykładzie dibutyrylochityny.

Przebieg syntezy według P.400256	Przebieg syntezy według P.400256	Przebieg syntezy kompatybi -Iny z metodą wydzielania i oczyszczania z wynalazku	Przebieg syntezy kompatybi -Iny z metodą wydzielania i oczyszczania z wynalazku
Metoda wydzielania i oczyszczania według P.4OO256	Metoda wydzielania t oczyszczania według wynalazku	Metoda wydzielania i oczyszczania według : P.400256	Metoda wydzielania i uczyszlzj nia według wynalazku
wydajność Ti %	WydajrOiC 79 e	Nie wydzielono produktu	Wydajność 88%
Lepkość 0,68 dtfg	Lepkość 0.69 dt/g	Nie wydzielono produktu	Lepkość 1,25 dL/g

Niezależnie od metodyki syntezy, jej kompilacja z przedstawionym w wynalazku sposobem wydzielania i oczyszczania daje lepsze wyniki od prezentowanych w stanie wiedzy. Otrzymane wyniki przedstawiają średnie wyniki wydajności oraz lepkości dla 3 powtórzeń z każdej przedstawionej metody syntezy i wydzielania.

Claims

1. Sposób wydzielania i oczyszczania estrów chityny mono- i/lub dipodstawionych oraz kopoliestrów chityny z mieszanin poreakcyjnych, znamienny tym, że do mieszaniny reakcyjnej zawierającej produkty reakcji acylacji chityny za pomocą bezwodników kwasów karboksylowych wybranych z grupy zawierającej bezwodnik masłowy, walerylowy, heksanowy w obecności katalizatora, którym jest kwas metanosulfonowy lub kwas nadchlorowy dodaje się wodny roztwór kwaśnego węglanu sodowego a następnie prowadzi się rozdrabnianie mieszaniny reakcyjnej do uzyskania jednolitego osadu, po czym osad poddaje się myciu wodą, następnie suszeniu, rozpuszczaniu w rozpuszczalniku, który stanowi alkohol lub keton, korzystnie w etanolu lub acetonie, przy czym najlepsze wyniki otrzymuje się dla mieszanin rozpuszczalników z wodą w stosunku: 99-1 oraz 90-10, przy czym rozpuszczalność wzrasta wraz ze wzrostem udziału wody w rozpuszczalniku w przedstawionym zakresie stosunków; wytrącaniu w wodzie i przemywaniu wodą.

2. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczanie i wydzielenie produktu prowadzi się z mieszanin poreakcyjnych w postaci luźnego proszku oraz gęstych past i smarów.

3. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie wodnego roztworu kwaśnego węglanu sodowego wynosi od 1-5% wag., korzystnie 1-3% wag.

4. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że etap rozdrabniania mieszaniny reakcyjnej wykonuje się za pomocą mieszadła zaopatrzonego korzystnie w stalowy nóż w kształcie skrzyżowanych mieszadeł kotwicowych z dodatkowym elementem ściągającym rozprowadzoną mieszaninę reakcyjną z ścian reaktora i zawracającą ją ponownie do mieszadła.

5. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że etap dodawania wodnego roztworu kwaśnego węglanu sodowego i rozdrabniania mieszaniny reakcyjnej do uzyskania jednolitego osadu powtarza się kilkukrotnie 3-10, w zależności od typu mieszaniny poreakcyjnej.

6. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się do reakcji kopoliestry, korzystnie masłowo-walerianowy.