RU2816655C1 - Способ очистки лактида от инициирующих примесей - Google Patents
Способ очистки лактида от инициирующих примесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816655C1 RU2816655C1 RU2023100407A RU2023100407A RU2816655C1 RU 2816655 C1 RU2816655 C1 RU 2816655C1 RU 2023100407 A RU2023100407 A RU 2023100407A RU 2023100407 A RU2023100407 A RU 2023100407A RU 2816655 C1 RU2816655 C1 RU 2816655C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lactide
- impurities
- lactic acid
- molecular weight
- water
- Prior art date
Links
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims abstract description 11
- -1 isopropyl alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 21
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 21
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- JJTUDXZGHPGLLC-ZXZARUISSA-N (3r,6s)-3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound C[C@H]1OC(=O)[C@H](C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-ZXZARUISSA-N 0.000 description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 4511-42-6 Chemical compound C[C@@H]1OC(=O)[C@H](C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 5
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- OZZQHCBFUVFZGT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hydroxypropanoyloxy)propanoic acid Chemical compound CC(O)C(=O)OC(C)C(O)=O OZZQHCBFUVFZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 2
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- XZZXKVYTWCYOQX-UHFFFAOYSA-J octanoate;tin(4+) Chemical compound [Sn+4].CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O XZZXKVYTWCYOQX-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenyl)-4,5,6,7-tetrahydrothieno[3,2-c]pyridine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1C(C=CS2)=C2CCN1 CSDQQAQKBAQLLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012694 Lactone Polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000102 alkali metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008046 alkali metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 235000013527 bean curd Nutrition 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N butyl acetate Chemical compound CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000003869 coulometry Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- JQZRVMZHTADUSY-UHFFFAOYSA-L di(octanoyloxy)tin Chemical compound [Sn+2].CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC([O-])=O JQZRVMZHTADUSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010037 flour treatment agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010887 waste solvent Substances 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к улучшению способа очистки лактида. Предложен способ очистки лактида от инициирующих примесей молочной кислоты, её линейных олигомеров и воды путём перекристаллизации из осушенных растворителей, выбранных из ряда: диэтиловый эфир, этиловый и изопропиловый спирты, с последующей сублимацией при давлении 0,05 мм рт. ст. Технический результат – получение лактида, избавленного от большего количества примесей молочной кислоты, её олигомеров и воды, а также цитоксичных примесей, пригодного для получения полимера с высокими значениями молекулярной массы при небольшом индексе молекулярно-массового распределения. 4 пр.
Description
Изобретение относится к улучшению способа очистки лактида молочной кислоты путем его перекристаллизации и возгонки. На сегодняшний день лактид является ценнейшим прекурсором, позволяющим получать высокомолекулярную полимолочную кислоту (полилактид) путем полимеризации с раскрытием цикла (ring open polymerization, ROP). Способы полимеризации самой молочной кислоты не столь эффективны при получении продукта с высокими молекулярно-массовыми показателями из-за возрастания сложности удаления воды из зоны реакции по мере набора молекулярной массы полимера. Механизмы полимеризации лактонов в зависимости от способа инициирования разделяют на следующие типы: катионные, анионные и координационно-вставочные. Последний тип иногда рассматривается как промежуточный случай между первыми двумя. Отдельные исследования посвящены строению промежуточных аддуктов инициаторов с еще сохраняющими циклическое строение лактонами, но часто природа истинной инициирующей частицы остается не изучена. Содержащиеся в составе лактида-сырца вода, карбоновые кислоты (обычно молочная кислота или ее олигомеры), металлы и альдегиды могут играть роль таких инициаторов, провоцируя преждевременный обрыв полимерной цепи в процессе ее роста и не позволяя получить полимер с высокими показателями молекулярной массы (не более 30 кДа). Данная проблема широко известна и ее решение предполагает введение дополнительной стадии очистки лактида-сырца, получаемого деполимеризацией смеси олигомеров молочной кислоты. Известны способы такой очистки, заключающиеся в перекристаллизации лактида из растворителей, из расплава или из газовой фазы, а также их комбинации.
Например, известен способ очистки лактида и его аналогов, заключающийся в постепенном охлаждении расплава температурой 95°С со скоростью 0,5°С в час до температуры 30°С и последующим его промывании ионно-обменной водой. Полученную суспензию фильтруют и твердый осадок сушат в токе азота и в эксикаторе, получая лактид чистотой 99,2% при выходе 80,75% (патент Японии JP 08301864). Недостатком данного метода является недостаточная степень чистоты полученного продукта, обусловленная сложностью отделения от него воды.
При получении лактида из молочной кислоты неочищенную паровую смесь из реактора, содержащую олигомеры и лактид, охлаждают с соблюдением особых условий, чтобы конденсировался только лактид, а пары олигомеров и кислоты удаляют, либо возвращают в реактор. Существует множество способов реализации данного метода, в т.ч. включающих описание особых конструкций установок для его совершенствования (патенты Японии JP 08208638, JP 2011173844, JP 2009298935, патент США US 5236560, патенты Китая CN 114478471, CN 112321560, CN 112812094, CN 110498787, CN 208426686, CN 108031141, CN 206109257, CN 102807550, CN 101696203, CN 101648938, патент Кореи KR 2015-142330, патент WO 2022045959, патент ЕР 2013-166707, патент России RU 2639705). Данный способ удобен, но в большинстве случаев не позволяет получить высокочистый лактид без примеси олигомеров, либо подразумевает применение сложных разделительных установок. Для очистки лактида от примеси молочной кислоты используется нагревание при 80 - 160°С (лучше 100 - 130°С) при пониженном давлении (0,1 - 30 мм рт.ст. (лучше 1-15 мм рт.ст.) (патент Японии JP 07304765). Данный способ очистки сублимацией хорошо удаляет остатки молочной кислоты, но не позволяет получить лактид, полностью свободный от олигомерных примесей. Также лактид очищают перекристаллизацией с использованием смешанного растворителя из бензола или алкилбензола и водорастворимого органического растворителя. Чистоту та ко го лактида косвенно определяют по значению молекулярной массы получаемого из него полилактида. 2,0 кг сырого лактида растворяют в 1,4 кг толуола и 0,6 кг ТГФ при нагревании до 65°С и полученный раствор охлаждают до 30°С. Осажденные кристаллы отфильтровывают, промывают смесью 2,8 кг толуола и 1,2 кг ТГФ и сушат в вакууме, получая примерно 1,1 кг лактида. Полимеризацией его в присутствии 0,24% октаноата олова при 190°С получают полимер с молекулярной массой около 170 кДа (патент Японии JP 07206851). Недостаток данного способа заключается в примеси ТГФ в лактиде, не мешающей полимеризации, но влияющей на физико-механические свойства получаемого полимера. Также велик расход растворителей и сложна их последующая очистка от отмываемых от лактида примесей.
Эффективные способы очистки лактида заключается в его перекристаллизации из смеси т.н. «роог solvent» и «good solvent». Примером первого может служить ароматический или алифатический углеводород с длиной углеродной цепи 5-12 атомов, а второго - алифатические третичные спирты, кетоны и сложные эфиры. Есть пример перекристаллизации 20,13 г сырого лактида, содержащего L-лактид 85,0%, мезолактид 3,5%, мономер молочной кислоты 5,4%, димер 0,7% и тример 0,5% из 50,13 г смеси Ме3СОН и 2,2,4-триметилпентана (массовое соотношение 1:2). при нагревании до 77°С с последующим охлаждением до 2°С. После фильтрации и сушки получено 18,21 г лактида, содержащего L-лактида 98,7% и мезолактида 0,7%, наличие моно-, ди- и тримеров молочной кислоты не выявлено (патент Японии JP 1993-73466). Известна методика, где фильтрование осажденного лактида заменено на отделение олигомеров в виде субмикронных агрегатов ультрафильтрованием (патент Китая CN 114014836). Известен метод перекристаллизации лактида для очистки из смеси этанола и диметилкетона (патент Китая CN 111961028). Иногда перекристаллизация осуществляется в две стадии: из спирта на первом этапе и из бензола или алкилбензола на втором. Так 3 кг неочищенного продукта растворяют при 70°С в 3 кг изопропанола, полученный раствор охлаждают до 30°С. Выпавшие кристаллы отделяют от спирта и затем растворяют в 3,5 кг толуола. Полученный раствор охлаждают до 30°, при этом выпадает 1,9 кг осадка лактида в виде кристаллов. Эти чистые кристаллы впоследствии сушат при пониженном давлении. Полимеризацией такого лактида при 190° в присутствии октаноата олова был получен полимер с молекулярной массой до 150 кДа (патент Японии JP 07118259). Приводится метод получения высокочистого лактида путем добавления к исходному сырью смеси растворителей, содержащей ароматические растворители и неводные растворители на основе сложных эфиров карбоновых кислот (PhMe/BuOAc) с последующим перемешиванием при 60°С и разделением твердой и жидкой фаз с получением осадка, который промывали смешанным растворителем и сушили. Получаемый лактид имеет оптическую чистоту 99,9% и содержание мезолактида 1,0% (патент Японии JP 2011001268). Известно изобретение, относящееся к способу очистки лактида от примесей мезо-лактида, молочной кислоты и низкомолекулярных олигомеры молочной кислоты перекристаллизацией из ряда органических растворителей. Перекристаллизацию также проводят ступенчато не более трех раз из двух растворителей разной природы - ароматических углеводородов с длиной углеродной цепи от 1 до 5 атомов и алифатических спиртов. Углеводороды добавляют последовательно в условиях одного метода очистки (патент России RU 2699801). Главным недостатком таких способов является наличие примеси ароматического, либо алифатического растворителя, не удаляемого при сушке при пониженном давлении, что делает получаемый лактид непригодным для медицинского применения без дополнительной очистки.
Существует способ очистки лактида, включающий растворение лактида-сырца в смеси этилацетата и дихлорэтана при 60-70°С с получением раствора, его отстаиванием и кристаллизацией лактида при 25°С в течение 2-8 ч. Лактид отделяется фильтрованием и подвергается вакуумной сушке при 35-45°С. Изобретение характеризуется высоким выходом и высокой чистотой (патент Китая CN 102875522). Недостатком способа является загрязненность следами этилацетата и галогенорганического растворителя.
Известна методика, в ходе которой раствор 100 г D,L-лактида в 100 мл хлороформа кипятят с обратным холодильником с 10 г порошка карбоната кальция в течение 30 мин, затем фильтруют и двукратно перекристаллизовывают при 0°С, выделяя до 70 г очищенного лактида. При полимеризации его получая полимер вязкостью 66,4 мл/г, против 32,5 мл/г при двукратной кристаллизации без предварительной обработки (патент Германии DE 4022257). К недостаткам способа можно отнести загрязненность выделяемого лактида хлороформом.
Известен способ очистки лактида путем смешивания неочищенного продукта с соединением щелочного металла (один или несколько из гидридов щелочных металлов и соединений амидов щелочных металлов) и последующей перегонки при пониженном давлении. Полученный таким образом рафинированный лактид легко полимеризуется с получением полимолочной кислоты с высокой молекулярной массой (патент Китая CN 105732569). Недостатком данного метода является безвозвратное использование относительно дорогостоящих соединений щелочных металлов.
Существует способ очистки лактида растворением его в гидрофобном органическом растворителе с последующей экстракцией водными растворами практически не растворяющихся в органическом растворителе соединений. Так смешивание 330 г 90%-ной рацемической молочной кислоты с 16,4% цинкового порошка при 200° в вакууме и растворение полученного неочищенного лактида в 100 мл хлористого метилена с последующей экстракцией 40 г NaCl в 150 мл Н2О и 4,74 г МаНСО3 в 70 мл Н2О дает чистый лактид. Полимеризацией 20 г данного лактида на октаноате олова (4,0 мг) был получен полимер относительной вязкостью 1,78 (0,5 г/100 мл CHCl3, 30°С) (патент Японии JP 63165430). Недостаток такого способа очистки заключается в загрязненности лактида водой, вызывающей его постепенный гидролиз при хранении до димера и мономера молочной кислоты.
Известна методика очистки лактида с помощью добавления активированного угля, кипячения и последующей перекристаллизации. Процесс повторяют дважды, после чего промывают выделенный лактид CCl3F и сушат под вакуумом (патент США US 1967-683480). Данный способ не позволяет полностью удалить примеси олигомеров молочной кислоты. Существуют методы очистки лактида однократной перекристаллизацией из обезвоженных растворителей, например из бензола или толуола. Так 2,5 части лактида растворяли в 7,5 части бензола или толуола и оставляли для кристаллизации на 24 часа под вакуумом с получением очищенного лактида, температурой плавления 98-99,5°С с выходами 72,3% и 81,1% соответственно. Подобным образом 22 или 50 частей лактида перекристаллизовывали из 75 частей п-ксилола с получением 83% продукта с температурой плавления 98-99,5°С или 88% продукта с температурой плавления 97-99° соответственно (патент Голландии NL6516979). Данный способ не позволяет качественно очистить лактид от примесей молочной кислоты и ее олигомеров, а также загрязняет продукт ароматическими соединениями.
Известен способ очистки лактида, включающий смешивание неочищенного лактида с растворителем или несколькими из следующего списка: ε-капролактон, δ-пентиллактон и γ-пентиллактон, последующее охлаждение и кристаллизацию смешанного раствора и центробежное разделение для выделения очищенного лактида. Такой процесс очистки позволяет избавиться от следовых количеств остаточного растворителя (патент Китая CN 109400574). Недостатком данного способа является применение дорогих и неудобных в хранении соединений в качестве растворителей.
Известен способ очистки лактида с использованием ионообменной смолы. Данный способ включает в себя пропитку или промывку ионообменной смолы (НКА-9, Д-314 и др.) щелочными растворами (водный раствор едкого натра, аммиачная вода и др.), спиртовыми растворителями (метанол, этанол и т.д.) или водой. Затем проведится адсорбция расплава лактида при 40-9б°С пропусканием через ионообменную смолу с получением конечного продукта. В завершение осуществляется обработка ионообменной смолы щелочными растворами (водный раствор гидроксида натрия или аммиачная вода) и промывание водой. Изобретение позволяет эффективно очищать лактид и удалять свободную кислоту (патент Китая CN 112079810). Недостатком методики является необходимость использования ионообменной смолы с ее последующей регенерацией и возможное загрязнение лактида водой, ведущее к его гидролизу.
Известен способ получения чистого лактида путем контактирования исходного лактида-сырца с водой, с последующим отделением водной фазы от твердой фазы и сбором указанной твердой фазы. Полученный осадок кристаллизуют из растворителя и/или получают перегоняют, получая лактид с чистотой 99,6% (патент Японии JP 2004149418). Недостаток метода заключается в недостаточной чистоте получаемого лактида, т.к. значительное влияние на процесс полимеризации могу оказать примеси в количестве от 0,01%.
Приводится методика очистки гликолидов и лактидов путем контролируемой экстракционной кристаллизации сырого материала в водной среде при контроле геометрии кристаллов, с последующим отделения чистого материала от примесей путем разделения суспензии кристаллов. В результате получается жидкая фаза с низкой концентрацией чистого материала и примесей и влажный «пирог», богатый кристаллами чистого материала. На последних стадиях осуществляется сушка «пирога» и выделение чистого продукта перекристаллизацией из расплава (патент ЕР 2000-870052). Недостатком метода является невысокий выход очищенного продукта и его загрязнение водой, что может приводить к последующему гидролизу. Существует способ рафинирования лактида, включающий в себя следующие стадии: экстрагирование лактида-сырца водно-этанольной смесью, разделение твердой и жидкой фаз, сушка, перенос лактида в плавильный кристаллизатор, нагрев с определенной скоростью, немедленное отделение расплавленной жидкости до температуры на 10 - 20°С ниже температуры плавления лактида, последующее его расплавление и кристаллизация. Рост кристаллов осуществляется при температурах 80 - 85°С и 85 - 92°С последовательно, промывка кристалла лактида этанолом и окончательная сушка. Способ позволяет эффективно удалять примеси, такие как мезолактид, непрореагировавшую или полученную гидролизом молочную кислоту и органический пигмент из неочищенного лактида (патент Китая CN 105646440). Недостатком способа является трудоемкость осуществления многостадийного процесса и остаточные примеси спирта в чистом продукте. Известно о способах получения высокочистого лактида за счет добавления к лактиду-сырцу тех или иных соединений, связывающих примеси. Отделение лактида производится вакуумной отгонкой. Так взаимодействие с изоцианатным соединением примесей приводит к повышению их температур кипения. Отогнанный лактид имеет чистоту выше 99,8% и содержание свободных кислот 5-15 ммоль/кг. Полученный продукт легко полимеризуется с образованием высокомолекулярных соединений (патент Китая CN 105330640). Другой способ предусматривает связывание примесей за счет добавления карбодиимидного соединения, также с последующей вакуумной отгонкой очищенного лактида, с содержанием свободной кислоты менее 10 ммоль/кг. Лактид полимерной чистоты можно использовать для получения полимолочной кислоты, имеющей средневесовую молекулярную массу 105-140 кДа и индекс молекулярно-массового распределения 1,4-1,7 (патент Китая CN 105294644). Недостатком подобных методов следует признать достаточно высокое остаточное содержание молочной кислоты и необходимость регенерации добавляемых соединений из их продуктов с примесями. Существуют способы очистки лактида, используемого в дальнейшем в пищевых производствах. Такие методики очистки осуществляются путем смешивания твердого или расплавленного неочищенного лактида с этанолом и последующим отделения твердого компонента от смешанной суспензии. Так неочищенный лактид, содержащий 92,54% L- и D-лактидов, 3,29% мезолактида и 0,77% линейного димера молочной кислоты смешивали с EtOH и фильтровали, выделяя 87,8% лактида, содержащего 98,21% L- и D-лактидов, 1,18% мезолактида и 0,37% линейного димера молочной кислоты (патент Японии JP2000086652).B другом примере лактид, используемый в качестве коагулянта для тофу и молочных продуктов, улучшителя теста, стабилизаторов и т.д., очищается перекристаллизацией из этилового спирта. Неочищенный лактид, содержащий 93,0% L-лактида, 0,2% D-лактида и 6,8% мезо-лактида растворяли в этаноле при 70° и раствор охлаждали до 15°, получая лактид, содержащий 99,5% L-формы и 0,5% - мезо-формы (патент Японии JP 1997-102497). Данные способы позволяют получать пригодный для пищевой промышленности лактид, однако недостаточно очищенный от примесей кислоты и олигомеров для получения высокомолекулярных полимеров. Наиболее близким к заявляемому изобретению является следующий способ очистки лактида от линейных примесей и мезо формы. На первом этапе происходит контактирование с Н2О для удаления мезо-лактида, затем смесь промывают гидрофильными растворителями и перекристаллизовывают из гидрофобных растворителей. Так неочищенный лактид расплавляют, смешивают с водой, охлаждают до 0°С, фильтруют и промывают изопропанолом, полученный лактид перекристаллизовывают из толуола. Получаемый лактид содержит 8,7 ррт воды, содержание мезо-лактида ниже предела обнаружения, полимеризацией можно получить полилактид с массой около 150 кДа (патент Японии JP 10025288). К недостаткам метода можно отнести присутствие относительно большого количества воды и толуола в продукте, выделяемом перекристаллизацией.
Основная цель нашего изобретения заключается в получении высокочистого лактида, избавленного от большего количества примесей-инициаторов (молочная кислота, ее олигомеры, Н2О), цитотоксичных примесей и пригодного для получения полимера с высокими значениями молекулярной массы при небольшом индексе молекулярно-массового распределения. Иные сопутствующие цели, достигаемые посредством реализации настоящего изобретения подразумевают:
1) оптимизация процесса очистки лактида с точки зрения снижения трудоемкости, финансовых и энергетических затрат;
2) поиск путей регенерации применяемых при очистке растворителей для снижения стоимости конечного продукта;
3) получение чистого лактида, не содержащего, кроме прочего, примесей цитотоксичных ароматических или алифатических растворителей, и пригодного в т.ч. для получения полимеров медицинского назначения. Технический результат заключается за счет использовании двухстадийной методики очистки путем перекристаллизации из раствора на первой стадии и осаждения из паров - на второй. Простота установок для подобной очистки снижает экономические затраты, как и использование доступных недорогих растворителей. Кроме того, легко осуществима регенерация отработанных растворителей, что также снижает издержки.. Эффективное избавление от молочной кислоты и ее линейных олигомеров достигается в т.ч. применением осушенных растворителей, исключающих привнесение в очищаемый лактид вызывающей его гидролиз воды. Наибольшая эффективность удаления растворителей при наилучшем выходе целевого продукта достигается сублтмацией при давлении 0,05 мм рт.ст. Новизна данного изобретения достигается комбинацией сразу двух способов очистки лактида -перекристаллизации из сухих растворителей и сублимации, успешно дополняющих друг друга и позволяющих получать высококачественный лактид с низким содержанием инициирующих частиц и полным отсутствием ароматических соединений.
Достоинства данного изобретения и обоснование применения его в промышленности иллюстрируются следующими примерами. Пример 1. Очистка лактида перекристаллизацией из диэтилового эфира Во всех примерах все манипуляции производили под вакуумом или в атмосфере инертного газа для исключения воздействия влаги воздуха. В колбу Шленка 250 мл с мешалкой помещали 50 г лактида сырца и 150 мл диэтилового эфира, предварительно осушенного кипячением над натрием и дегазированного. При перемешивании и нагревании до 30°С твердый осадок растворяется, после чего колба остужается до 5°С и лактид выпадает в виде кристаллического осадка. Данный осадок отделяли фильтрованием и двукратно промывали на фильтре новыми порциями охлажденного до 5°С диэтилового эфира по 100 мл. Полученный лактид сушили под вакуумом 0,05 мм рт.ст. до прекращения отделения паров эфира, а затем сублимировали, нагревая при температуре 90-130°С и осаждая кристаллический лактид с помощью воздушного холодильника. Было выделено 43,8 г чистого лактида, полимеризацией которого в присутствии комплекса bianMg был получен PLA со средневесовой молекулярной массой до 65 кДа. Молекулярная масса определена методом гель-проникающей хроматографии с учетом поправочного коэффициента по полипропилену 0,58. Пример 2. Очистка лактида перекристаллизацией из этилового спирта Осушку спирта проводили путем кипячения его с обратным холодильником над гидридом кальция с последующей перегонкой на молекулярные сита (3Å) и выдерживанием на них не менее суток. Количество остаточной воды в спирте, детектированное методом кулонометрического титрования по Фишеру, не превышало 5 ppm. В колбу Шленка 500 мл с мешалкой помещали 150 г лактида сырца и 200 мл сухого этилового спирта. При перемешивании и нагревании до 60-75°С твердый осадок растворяется, после чего колба остужается до 5°С и лактид выпадает в виде кристаллического осадка. Данный осадок отделяли фильтрованием и двукратно промывали на фильтре новыми порциями охлажденного до 5°С спирта по 150 мл. Процесс сублимации полученного лактида, его полимеризации и оценку молекуляро-массовых характеристик проводили аналогично описанному в примере 1. Было выделено 127,5 г чистого лактида, был получен PLA со средневесовой молекулярной массой до 87 кДа.
Пример 3. Очистка лактида перекристаллизацией из изопропилового спирта
Осушку спирта и оценку остаточной воды проводили аналогично примеру 2. Количество воды не превышало 4 ppm. В колбу Шленка 500 мл с мешалкой помещали 150 г лактида сырца и 200 мл сухого изопропанола. При перемешивании и нагревании до 55-70°С твердый осадок растворяется, после чего колба остужается до 5°С и лактид выпадает в виде кристаллического осадка. Данный осадок отделяли фильтрованием и двукратно промывали на фильтре новыми порциями охлажденного до 5°С спирта по 150 мл. Процесс сублимации полученного лактида, его полимеризации и оценку молекуляро-массовых характеристик проводили аналогично описанному в примере 1. Было выделено 134,1 г чистого лактида, был получен PLA со средневесовой молекулярной массой до 109 кДа.
Пример 4. Очистка лактида последовательной перекристаллизацией из толуола и изопропилового спирта
Осушку толуола производили аналогично процессу осушки диэтилового эфира в примере 1, осушку спирта и оценку остаточной воды проводили аналогично примеру 2. Количество воды в спирте не превышало 4 ppm. В колбу Шленка 500 мл с мешалкой помещали 150 г лактида сырца и 150 мл сухого толуола. При перемешивании и нагревании до 80-110°С твердый осадок растворяется, после чего колба остужается до 5°С и лактид выпадает в виде кристаллического осадка. Данный осадок отделяли фильтрованием и двукратно промывали на фильтре новыми порциями охлажденного до 5°С толуола по 100 мл. Затем проводили процесс прекристаллизации из изопропанола, аналогично описанному в примере 3. Дальнейшую сублимацию полученного лактида, его полимеризацию и оценку молекуляро-массовых характеристик проводили аналогично описанному в примере 1. Было выделено 119,8 г чистого лактида, был получен PLA со средневесовой молекулярной массой до 190 кДа.
Приведенные выше примеры подтверждают достижение положительного эффекта, заключающегося в получении очищенного лактида молочной кислоты, пригодного для производства полимера медицинской чистоты, комбинацией относительно простых методик перекристаллизации из сухих растворителей и последующей сублимации при давлении 0,05 мм рт.ст., обеспечивающей лучшие условия для отделения паров растворителей (диэтилового эфира, толуола, этилового и изопропилового спиртов) от лактида. Способ не предполагает использование редких и дорогостоящих реагентов, сложных установок или трудоемких процессов, все манипуляции реализуемы в условиях лаборатории или небольшого производства, оптимального для изготовления небольших партий особо чистого полилактида, находящего широкое применение в медицинской сфере. Перекристаллизация из спирта с последующей сублимацией позволили полностью избавиться от следов ароматического растворителя в очищаемом лактиде. Чистота последнего от инициирующих примесей позволила получить полимеры с высокими значениями молекулярных масс, а отсутствие цитотоксичности - обеспечить его применение в медицинской сфере.
Claims (1)
- Способ очистки лактида от инициирующих примесей молочной кислоты, её линейных олигомеров и воды методом перекристаллизации, отличающийся тем, что кристаллизацию ведут из осушенных растворителей, выбранных из ряда: диэтиловый эфир, этиловый и изопропиловый спирты, с последующей сублимацией при давлении 0,05 мм рт. ст.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816655C1 true RU2816655C1 (ru) | 2024-04-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69405201D1 (de) * | 1993-12-08 | 1997-10-02 | Musashino Kagaku Kenkyusho | Methode zur Reinigung von Lactid |
| DE19631633B4 (de) * | 1996-08-01 | 2007-09-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota | Verfahren zur Herstellung von Lactid |
| RU2699801C1 (ru) * | 2018-11-20 | 2019-09-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Способ очистки лактида |
| JP7118259B2 (ja) * | 2019-05-22 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP7304765B2 (ja) * | 2019-08-06 | 2023-07-07 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線診断装置および医用画像処理装置 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69405201D1 (de) * | 1993-12-08 | 1997-10-02 | Musashino Kagaku Kenkyusho | Methode zur Reinigung von Lactid |
| DE19631633B4 (de) * | 1996-08-01 | 2007-09-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota | Verfahren zur Herstellung von Lactid |
| RU2699801C1 (ru) * | 2018-11-20 | 2019-09-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Способ очистки лактида |
| JP7118259B2 (ja) * | 2019-05-22 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP7304765B2 (ja) * | 2019-08-06 | 2023-07-07 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線診断装置および医用画像処理装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5357034A (en) | Lactide polymerization | |
| US5502215A (en) | Method for purification of lactide | |
| US7781600B2 (en) | Process for purifying hydroxycarboxylic acid, process for producing cyclic ester, and process for producing polyhydroxycarboxylic acid | |
| JP2880063B2 (ja) | ラクチドの溶融結晶化精製 | |
| JP5781445B2 (ja) | メソラクチドのリサイクルを伴うラクチドを製造する方法 | |
| US5359027A (en) | Process for the synthesis of lactic acid polymers in the solid state and products thus obtained | |
| CN1060840A (zh) | 交酯及其它二聚环酯的溶剂洗涤回收 | |
| CN113278005A (zh) | 一种高纯度乙交酯的合成方法 | |
| KR20030069792A (ko) | 고리상 에스테르의 정제방법 | |
| RU2699801C1 (ru) | Способ очистки лактида | |
| JP5748674B2 (ja) | メソラクチド流からの乳酸等価体の回収 | |
| CN109400574B (zh) | 一种粗交酯的提纯方法及应用 | |
| RU2816655C1 (ru) | Способ очистки лактида от инициирующих примесей | |
| AU2016217910A1 (en) | Method for manufacturing lactide | |
| KR20110003528A (ko) | 이무수당의 회수 및 정제 | |
| WO2011104728A1 (en) | Improved process for the preparation of l-lactide of high chemical yield and optical purity | |
| CN113651794B (zh) | 丙交酯合成方法 | |
| KR101704563B1 (ko) | 락타이드 정제공정을 이용한 락타이드 제조방법 및 제조장치 | |
| JP2011507934A (ja) | α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルの製造方法 | |
| JP4075089B2 (ja) | ラクチドの製造方法 | |
| KR20150074159A (ko) | 고리형 디에스테르, 특히 디락타이드의 제조 방법 | |
| JPH10279577A (ja) | 食品添加物用ラクチド及びラクチドの精製方法 | |
| EP4399205A1 (en) | Process for purifying meso-lactide | |
| CN110818593B (zh) | 一种邻羟基苯甲腈的精制方法 | |
| KR940005323B1 (ko) | 글리콜라이드의 제조방법 |