PT1161290E - Cristalização de emulsões com reciclagem - Google Patents

Description

ΡΕ1161290 1 DESCRIÇÃO "CRISTALIZAÇÃO DE EMULSÕES COM RECICLAGEM"

Antecedentes da Invenção A presente invenção refere-se a um processo para purificação de uma substância impura através de cristalização de emulsões. Em particular, a presente invenção permite a preparação de materiais cristalinos altamente purificados com elevados rendimentos. A cristalização de substâncias a partir de emulsões é bem conhecida. C.f. EP 0 548 028 Al e WO 97/32644, ambas pertencendo ao inventor da presente invenção. Em tais processos de cristalização de emulsões, forma-se uma emulsão de goticulas de liquido orgânico numa fase aquosa continua. Em seguida, dissolve-se a mistura das substâncias na emulsão e super satura-se a emulsão na substância desejada da mistura. Em seguida deixa-se a substância desejada a cristalizar na fase aquosa, com a ajuda opcional de núcleos de cristais. A presente invenção fundamenta-se nesta tecnologia para permitir a purificação ultra elevada de substâncias em rendimentos elevados. Como tal, a presente 2 ΡΕ1161290 invenção aumenta imensamente o potencial comercial dos processos de cristalização de emulsões.

As publicações de patente anteriormente mencionadas descrevem processos de cristalização de emulsões para purificação de substâncias, os quais podem opcionalmente ser realizados de forma continua. Nestes processos, os cristais que se formam são filtrados da emulsão e o resultante filtrado-emulsão é aquecido. Em seguida, o filtrado-emulsão aquecido é contactado com a substância impura numa coluna que é mantida separada do vaso reaccional onde a cristalização se dá. Isto serve para voltar a encher o filtrado-emulsão com substância impura, que é em seguida filtrado, arrefecido e reintroduzido no vaso de cristalização . A realização da cristalização da emulsão de forma contínua, como descrito nestas publicações de patentes, pode conduzir a algumas dificuldades. 0 equipamento que necessita é de algum modo complicado, necessitando de coluna externa, dois filtros e duas unidades de troca de calor. A coluna externa e os filtros são susceptíveis de entupimento. 0 processo tem o risco de perder a emulsão durante a remoção dos materiais impuros não dissolvidos que sobraram na coluna, que irá reduzir a sua eficiência. Voltar a carregar a substância impura na coluna externa ocorre sem o benefício da agitação, o que também reduz a sua eficiência. 3 ΡΕ1161290

Outra desvantagem de alguns processos de cristalização de emulsões é que os seus rendimentos a seguir ao único passo de cristalização podem ser substancialmente inferiores aos dos correspondentes rendimentos obtidos por cristalização clássica, devido à sua dificuldade na remoção dos solventes das águas mãe. Ora, a emulsão não pode ser altamente carregada com substância impura pois isto iria conduzir à instabilidade da emulsão, viscosidade impossível de trabalhar e/ou condições de crescimento sub-óptimas para os cristais.

Sumário da Invenção A presente invenção ultrapassa as desvantagens da arte anterior, providenciando um método simplificado para realizar a cristalização da emulsão com reciclagem da emulsão. A presente invenção providencia também um método para obter substâncias em níveis de elevadíssima pureza e com excelentes rendimentos. De acordo com a invenção, é providenciado um método para purificar uma substância impura através da cristalização de emulsões de acordo com a reivindicação 1.

Descrição Detalhada da invenção

Substâncias impuras a ser purificadas de acordo com a presente invenção, podem ser quaisquer substâncias que se inclinam para processos de cristalização de emulsões. Tipicamente, a substância impura de partida 4 ΡΕ1161290 conterá > 60 % por peso de pureza na substância, preferivelmente > 70 %, mais preferivelmente > 80 %. Em particular, têm-se encontrado bons resultados em casos de > 95 % de pureza, que conduziram a um produto final com pureza da substância de e.g., 99,9 %.

As emulsões e a sua formação são bem conhecidas na arte. Emulsões, são por definição, "gotículas" dispersas numa "fase continua". Na presente invenção, as gotículas são gotículas de líquido orgânico e a fase contínua é uma fase aquosa. A emulsão contém opcionalmente aditivos como sejam surfactantes e dispersantes, conhecidos na arte, para assistir à formação e estabilização da emulsão e para facilitar o transporte da substância para fora das gotículas de líquido orgânico para a fase aquosa, onde a cristalização acontece numa superfície cristalina (i.e., tanto os núcleos de cristalização como cristais formados de forma espontânea). Tanto os surfactantes como os dispersantes serão escolhidos de acordo com a natureza da emulsão e podem ser não iónicos, aniónicos e/ou catiónicos. Os aditivos estarão normalmente presente numa quantidade de 0,01-30 % peso/peso, preferivelmente 0,1-20 % peso/peso.

As gotículas variam tipicamente em diâmetro desde aproximadamente 0,05 até 80 μπι. Gotículas com diâmetro no intervalo entre 0,05 até 0,3 μπι são conhecidas por "macro gotículas" e as emulsões como "macro emulsões". Gotículas 5 ΡΕ1161290 com diâmetro no intervalo entre 0,3 até 80 μιη são conhe- cidas por "micro goticulas" e as emulsões como "micro emulsões" . Na necessidade de simplificação, os termos "goticulas" e "emulsões" como utilizados aqui neste doeu- mento incluem tanto macro e micro goticulas como macro e micro emulsões. A fase das goticulas de liquido orgânico será insolúvel em água. "Insolúvel em água" neste contexto significa nada menos do que miscivel em água, apesar de na maioria dos casos a fase de liquido orgânico irá misturar-se com água numa quantidade não superior a 30 % peso/peso à temperatura na qual a cristalização acontece. A emulsão pode ainda conter um agente tamponante, como seja o acetato de sódio e ácido acético, para manter o pH da emulsão a um nivel desejado, agentes anticongelantes e agentes de ajuste da solubilidade, como é conhecido na arte e pode ainda conter um solubilizante para a substância impura, como seja a acetona ou metanol, os quais podem ser facilmente removidos a seguir à cristalização e reutilizados . A emulsão é super saturada e a cristalização induzida, por qualquer meio convencional. Tipicamente, a super saturação pode ser conseguida por arrefecimento da emulsão. A cristalização pode ser iniciada tanto espontaneamente como por crescimento com núcleos de cristalização da substância. 6 ΡΕ1161290 A formação da emulsão original, bem como o recar-regamento do filtrado-emulsão com substância impura, podem ser realizados no vaso reaccional no qual a cristalização acontece, ou podem ser realizados em vasos separados. Este vaso separado estará preferivelmente equipado com agitação, equipamento de elevado cisalhamento e/ou meios de aquecimento de modo a que possa ser produzida uma óptima emulsão. 0 isolamento dos cristais da emulsão pode ser realizado por qualquer meio convencional, como seja filtração ou centrifugação. Centrifugação é preferível, uma vez que resulta numa percentagem superior do filtrado-emulsão que é separada dos cristais. O filtrado-emulsão obtido a seguir ao isolamento dos cristais é em seguida "recarregado" com substância impura, i.e., é-lhe adicionada substância impura e dissolvida. A dissolução pode ser realizada por qualquer meio convencional, e.g., qualquer um ou mais de ultra-sons, aquecimento e agitação. A seguir ao recarregamento e dissolução da substância impura, o filtrado-emulsão é tratado como a emulsão original e é ainda processada como anteriormente; i.e., super saturada na substância, induzida a cristalização e isolados os cristais. A reciclagem do filtrado-emulsão pode ser realizada tantas vezes quantas para se obter resultados aceitáveis. Com o aumento da repetição da reciclagem do 7 ΡΕ1161290 filtrado-emulsão, existe o risco de que a pureza dos cristais isolados irá decrescer com o aumento do nivel de impurezas na emulsão.

Os cristais isolados da substância podem ser lavados como se sabe, e.g., com água, contendo opcionalmente surfactantes. A aplicação de água de lavagem aos cristais enquanto eles estão a ser centrifugados fornece um meio particularmente conveniente para a realização do processo.

Seguem-se exemplos representativos que estão dentro do âmbito da presente invenção mas não pretendem limitar o âmbito da presente invenção.

Exemplo 1 - Fluoreno

Adicionaram-se 120 g de fluoreno de grau técnico (pureza 85 %) para um litro de uma micro emulsão formada por 10 % de acetofenona, 50 % de acetona, 10 % de Synperonic NP 10 (um surfactante nonilfenol, etoxilado com 10 mole de óxido de etileno; ICI PLC, Inglaterra) e 30 % de água. Aquecimento para a temperatura de 95-100°C dissolveu todo o fluoreno e obteve-se uma emulsão limpida. Arrefecimento para a temperatura ambiente super satura a emulsão e conduz a cristais de fluoreno dentro de uma hora.

Isolaram-se os cristais purificados da emulsão por centrifugação e colocou-se à parte o filtrado-emulsão. ΡΕ1161290

Lavaram-se os cristais com um total de 0,5-2 litros de água enquanto se centrifugavam para remover o excesso de água e secaram-se à temperatura de 50-60°C. Em alternativa à lavagem na centrifugadora, os cristais podem ser dispersos em água e em seguida centrifuga-se e seca-se esta dispersão. O filtrado-emulsão é agora recarregado com 80 g do mesmo fluoreno de grau técnico, o qual é em seguida aquecido à temperatura de 95-100°C para dissolver todo o fluoreno. Tratou-se a emulsão resultante como anteriormente para se obter cristais purificados e filtrado-emulsão. Repetiu-se este procedimento novamente de modo a se realizar três cristalizações. Os cristais de fluoreno produzidos têm uma pureza na ordem de 95 %. O rendimento total obtido a partir de 1 litro de emulsão a seguir a três cristalizações é 83,5 %. Isto compara-se com um rendimento de 70,6 % a seguir a uma única cristalização.

Exemplo 2 - 2,4-dinitrofenol

Adicionaram-se 140 g de 2,4-dinitrofenol (pureza 97 %) para 2 litros de uma solução consistindo em 2 % de Soprophor FL (um surfactante), 2 % de álcool polivinilico (P.M. 15.000), 2,5 % de benzonitrilo e 93,5 % de água. Dissolveu-se o 2,4-dinitrofenol e emulsionou-se a solução por aquecimento para 90-95°C e aplicou-se ultra-sons. Retiraram-se por filtração quaisquer sólidos que permaneceram. Arrefeceu-se a emulsão para a temperatura ambiente ΡΕ1161290 ao longo de um período de 16 horas, durante o qual o 2,4-dinitrofenol cristalizou como placas rectangulares. Filtraram-se estes cristais e lavaram-se com 0,5 litros de solução a 1 % de Synperonic NP 10 e 1 litro de água. Os cristais resultantes têm uma pureza de > 99,9 %.

Recarregou-se o filtrado-emulsão com 93,5 g de 2,4-dinitrofenol 97 % e voltou-se a emulsionar. Tratou-se ainda a emulsão como se descreve no parágrafo anterior. Repetiu-se em seguida o processo uma terceira vez.

Exemplo 3 - Antraceno

Adicionaram-se 15 g de antraceno de grau técnico (pureza 94, 5 %) para 1,5 litros de uma micro emulsão formada por 10 % de benzonitrilo, 50 % de N-metil pirrolidona, 10 % de Synperonic NP 10 e 30 % de água.

Aquecimento para a temperatura de 95-100°C dissolveu todo o antraceno para se obter uma emulsão límpida. Arrefecimento para a temperatura ambiente super satura a emulsão e conduz a cristais de antraceno dentro de duas horas.

Isolaram-se os cristais purificados da emulsão por centrifugação e colocou-se à parte o filtrado-emulsão. Lavaram-se os cristais com um total de 0,5-2 litros de água, centrifugaram-se uma segunda vez e secaram-se à temperatura de 50-60°C. 10 ΡΕ1161290 O filtrado-emulsão é agora recarregado com 15 g do mesmo antraceno de grau técnico, o qual é em seguida aquecido à temperatura de 95-100°C para dissolver todo o antraceno. Tratou-se a emulsão resultante como anterior-mente para se obter cristais purificados e filtrado-emulsão. Repetiu-se este procedimento novamente de modo a se realizar um total de três cristalizações. Os cristais de antraceno produzidos têm uma pureza na ordem de 99,8 %. O rendimento total obtido a partir de 1,5 litros de emulsão a seguir a três cristalizações é 86,9 %. Isto compara-se com um rendimento de 82,1 % a seguir a uma única cristalização.

Lisboa, 4 de Dezembro de 2007

Claims (10)

1. ΡΕ1161290 1 REIVINDICAÇÕES 1. 1. Um processo para purificar uma substância impura, í.e., uma mistura de substâncias desejadas e impureza através da cristalização de emulsões, incluindo os passos de: (a) formar uma emulsão de goticulas de liquido orgânico numa fase aquosa continua, cuja emulsão contém a substância impura; (b) super-saturar a emulsão na substância dese- j ada; (c) é induzida a cristalização da substância desejada, em que a cristalização ocorre na fase aquosa; (d) isolamento dos cristais da substância desejada resultante do passo c) da emulsão, obtendo-se um filtrado-emulsão; (e) dissolver mais substância impura no filtrado-emulsão, resultante directamente do passo (d); e (f) repetir os passos (b)-(d) ou repetir os passos (b)-(f) com a emulsão obtida do passo (e), 2 ΡΕ1161290 em que com o aumento de repetições do passo (f) o nível de impurezas aumenta na emulsão.
2. 2. Um processo de acordo com a reivindicação 1, em que os cristais são isolados da emulsão no passo (1) por centrifugação.
3. 3. Um processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2 em que a emulsão é uma micro emulsão.
4. 4. Um processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2 em que a emulsão é uma macro emulsão.
5. 5. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a dissolução de mais substância impura no passo (e) é realizada por qualquer uma ou mais de ultra-sons, aquecimento e agitação.
6. 6. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os cristais isolados no passo (d) são lavados com água contendo opcionalmente surfactante.
7. 7. Um processo de acordo com a reivindicação 6 em que a água de lavagem é aplicada aos cristais durante a centrifugação 3 ΡΕ1161290
8. 8. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a cristalização é induzida por crescimento com núcleos de cristalização da substância.
9. 9. Um processo de acordo com a reivindicação 5 em que a dissolução de mais substância impura no passo (e) é realizada por aqitação.
10. 10. Um processo de acordo com a reivindicação 5 em que a dissolução de mais substância impura no passo (e) é realizada por ultra-sons e/ou aquecimento. Lisboa, 4 de Dezembro de 2007 1 ΡΕ1161290 REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição • EP 0548028 · WO 9372644