FI115459B - Menetelmä syklisten estereiden valmistamiseksi hydroksihapoista ja niiden johdannaisista - Google Patents

Description

115459

Menetelmä syklisten estereiden valmistamiseksi hydroksi-hapoista ja niiden johdannaisista

Keksinnön kenttä 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä syklisten es tereiden valmistamiseksi muuttamalla hydroksikarboksyy-lihapot, joihin viitataan tässä hydroksihappoina tai hyd-roksikarboksyylihappoina, ja niiden johdannaiset vastaaviksi syklisiksi estereiksi, edullisesti syklisiksi yh-10 disteiksi, joissa on kaksi esteriä samassa renkaassa. Tämä keksintö käsittää hydroksihappojen sekä nestefaasikon-version että höyryfaasikonversion niiden vastaaviksi syklisiksi estereiksi. Tämä keksintö käsittää myös uudet menetelmät syklisten estereiden talteenottamiseksi.

15 Keksinnön tausta

Sykliset esterit, mukaanlukien sykliset esterit, joilla on yleinen kaava R2 o 20 | Il R.- c —c / \ » r · ·*· ’ 00 • » v: \ / : c — c _ r„ ' 25 II | · ; o r3 *« » « , jossa Rlf R2, R3 ja R4 voivat olla joko vety tai alifaat- *; ’* 30 tinen tai substituoitu tai substituoimaton alifaattinen ♦ > tai aryylinen hiilivety, jossa on 1 - n. 10 hiiliatomia, •; · ovat hyödyllinen luokka yhdisteitä, jotka voivat polyme- ; roitua polymeerisiksi aineiksi. Tällaiset polymeeriset aineet ovat erityisen hyödyllisiä biologisesti hajoavien 35 muoviaineiden ja muoviaineiden, jotka liukenevat käytet- • 115459 2 täessä lääketieteellisissä sovellutuksissa, valmistuksessa. Polymeerit, jotka on valmistettu tällaisten syklisten estereiden, kuten laktidin polymeroinnista, ovat erityisen hyödyllisiä, koska ne hajoavat ajan myötä vesihydrolyysin 5 vaikutuksesta useimmissa ympäristöolosuhteissa. Organismit ympäristössä voivat sitten helposti käyttää muodostuneita maitohappoyksiköitä tai maitohapon oligomeerejä ja muuttaa ne hiilidioksidiksi ja vedeksi. Sykliset esterit ovat myös hyödyllisiä plastisoimisaineina ja välituotteina pinta-10 aktiivisten aineiden ja plastisoimisaineiden valmistami seksi .

Aikaisemman käytännön mukaisesti halutut sykliset esterit valmistettiin ensin kondensoimalla hydroksihapot, tavallisesti α-hydroksihapot suhteellisen korkean mole-15 kyylipainon oligomeerisiksi esipolymeereiksi. Sitten esi-polymeeri depolymeroitiin korkeassa lämpötilassa ja alhaisessa paineessa kuumassa tyhjöreaktorissa raa'aksi sykliseksi esteriksi. Perusteellisia puhdistusmenetelmiä tarvittiin syklisten estereiden aikaansaamiseksi, joiden puh-20 taus olisi riittävä halutun molekyylipainon polymeerien valmistamiseksi.

i Syklisen esterin valmistusta oligomeerisestä a-hyd- * * > · roksihappoesipolymeeristä kutsutaan joskus back-biting .* : reaktioksi, koska se käsittää a-hydroksihappoaineosien 25 asteittaisen poistamisen polymeerin häntäpäistä muodostaen syklisen esterin, kuten seuraavassa on kuvattu maitohappo- '] ! polymeerillä.

• · • · * 0 CH, 0

: *: 3o ^ Il I II

*: .· c —c-(-o— c- C-)-0H->

: : / \ I

° oh \ H\ / : · c — c i V.· 35 CH3 * · · * · 3 115459 CM-, ^7\ 0 CH, 0 0 » | -5 ||

5 + H -(- O— C— C-)n- OH

0A^° 10 Bellis*in US-patentin nro 4 727 163 kohteena on menetelmä, jossa valmistetaan ensin esipolymeeri, joka käsittää lohkopolymeerin, jossa on termisesti stabiili polyeetterikeskus α-hydroksihapolla tai sen esteri poly-meroituneena keskukseen. Kuumennettaessa tyhjöolosuhteissa 15 a-hydroksihappojen ketjupäät hajoavat termisesti muodostaen syklisen esterin, joka voidaan kondensoida tyhjössä.

Bhatian US-patentin nro 4 835 293 kohteena on backbiting prosessi, jossa käytetään inerttiä kaasua, mikä mahdollistaa prosessin toimintakyvyn ilmakehää suuremmassa 20 paineessa. Inertti kaasu liittyy läheisesti polymeeriin, joka on nestefaasissa, niin että muodostuu suuri rajapin-j.j ta-ala esipolymeerin ja inertin kaasun välille syklisen esterin höyrystämiseksi ja höyryjen poistamiseksi reakto-,· rista myöhempää talteenottoa ja puhdistusta varten.

25 Kuten edellä on kuvattu ja kuten Bellis'in ja Bha- tian patenteissa on esitetty α-hydroksihapon back-biting , depolymerointi voi johtaa syklisen esterin muodostumiseen.

Kuitenkin back-biting reaktio on tavallisesti hidas ja , _ siihen liittyy panostustoiminta, joka kestää hyvin kauan » · · : 30 ja joka johtaa ei-toivottuun korkean molekyylipainon sivu- '· ·’ tuotemäärään, joka on poistettava ja syklinen esterituote •; ; on erotettava haitallisista pyrolyysituotteista.

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön kohteena on menetelmä syklisten 35 estereiden valmistamiseksi hydroksikarboksyylihapoista, » 115459 4 hydroksikarboksyylihappoestereistä, hydroksikarboksyyli-happosuoloista tai hydroksikarboksyylihappoamideista. Tämä prosessi käsittää syöttövirtauksen, jossa on edellä mainittuja aineosia, ja syöttövirtauksen käsittelemisen muo-5 dostamaan kaksijäsenisestä oligomeeristä suoraan syklinen esteri, joka on muodostunut yhdestä esteröintireaktiosta minkä tahansa kahden edellä mainitun aineosan välillä.

Tämän keksinnön lisäsuoritusmuodossa tällaista syöttövirtausta käsitellään poistamalla vesi syöttövirta-10 uksesta, joka sisältää edellä mainittuja aineosia ja orgaanista liuotinta, jolloin reaktiivisten aineosien pitoisuus syöttövirtauksessa on laimea. Edullisesti liuotin muodostaa atseotroopin veden kanssa ja vesi poistetaan kuumentamalla syöttövirtausta veden poistamiseksi atse-15 otrooppina.

Tämän keksinnön lisäsuoritusmuoto käsittää reaktio-syöttövirtauksen käsittelyn poistamalla vettä kunnes seoksen polymeroitumisaste, mitattuna HPLC:llä on n. 4 tai pienempi.

20 Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa syöt- tövirtaus muutetaan höyryfaasikseen käsittelyä varten pai- : ne- ja lämpötilaolosuhteissa, jotka ovat riittäviä pitä- mään ainakin osan syöttövirtauksesta höyryfaasissa ja muo- ;* : dostamaan syklinen esteri reaktioalueessa. Edullisesti 25 tämä suoritusmuoto käsittää myös syöttövirtaushöyryjen kuljettamisen reaktioalueen läpi ei-reaktiivisen kuuman " ! kantokaasun, kuten typen avulla.

* · ‘ Tämän keksinnön lisäkohteena on edellä kuvattujen menetelmien avulla muodostuneiden syklisten estereiden · 30 talteenotto. Tällaiset talteenottovaiheet käsittävät ki- ' teyttämisen, liuotinuuton, tislauksen, kalvoerotuksen, j liuotinpesun, kromatografiän, sublimoinnin ja näiden yh distelmät.

* · Tällä keksinnöllä on monia etuja, mukaanlukien kyky 35 muuttaa α-hydroksihapot suoraan syklisiksi estereiksi, 115459 5 joilla on korkea puhtaus, jatkuvassa prosessissa. Prosessi on yksinkertainen ja nopea, erityisesti verrattuna aikaisemman alan back-biting prosessiin. Toinen etu on, että mitkä tahansa asymmetriset hiiliatomit, joita on läsnä 5 syklisessä esterissä, ovat pääosin samassa absoluuttisessa konfiguraatiossa kuin syöttövirtauslähteessä olevat a-hyd-roksihapot, joista syklinen esteri valmistetaan. Vaihtoehtoisesti tämän keksinnön lisäsuoritusmuodossa kiraali-suutta voidaan kontrolloida valitsemalla katalyytit ja 10 olosuhteet. Prosessin toisena etuna on, että kaikki reagoimaton α-hydroksihappo voidaan kierrättää. Prosessin lisäetu on, että muodostuu vähän ei-toivottuja sivutuotteita. Nämä ja muut edut ovat ilmeisiä alaan perehtyneille perustuen tässä esitettyyn kuvaukseen.

15 Piirrosten lyhyt kuvaus

Kuva 1 on virtauskaavio, joka kuvaa prosessia syklisen esterin valmistamiseksi, jossa prosessissa vesi poistetaan syöttövirtauksesta atseotrooppina orgaanisen liuottimen kanssa.

20 Kuva 2 on virtauskaavio, joka kuvaa prosessia syk lisen esterin valmistamiseksi suoraan a-hydroksihappo-• #· · syöttövirtauksesta tämän keksinnön mukaisesti.

Kuva 3 on syöttövirtaus, joka kuvaa toista pro-sessisuoritusmuotoa syklisen esterin valmistamiseksi suo-25 raan α-hydroksihapposyöttövirtauksesta tämän keksinnön mukaisesti.

,· Kuva 4 kuvaa laktidin muodostumista ajan kuluessa poistamalla vesi atseotrooppisesti, kuten esimerkissä 2 on . , kuvattu.

’ 30 Kuva 5 on kaavamainen kuvaus reaktorista, joka on hyödyllinen keksinnön menetelmässä.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Tämän keksinnön kohteena on prosessi syklisten es-tereiden valmistamiseksi hydroksikarboksyylihapoista, hyd-; ’ 35 roksikarboksyylihappoestereistä, hydroksikarboksyylihap- 6 115459

posuoloista tai hydroksikarboksyylihappoamideista. Tässä käytettynä termi johdettu jostakin viittaa sykliseen esteriin, joka on aikaansaatu reaktioilla, joissa nämä aineosat tai näiden aineosien tuotteet olivat reagoivia ainei-5 ta. Edullisesti sykliset esterit muodostetaan muuttamalla esteri, joka on muodostunut mistä tahansa kahdesta hydrok-sihaposta, niiden estereistä, suoloista tai amideista, sykliseksi esteriksi. Sykliset esterit tunnetaan myös lak-toneina. Tällaisiin edullisiin syklisiin estereihin viit-10 ataan tässä XD:nä. Tässä käytettynä XxA viittaa hydroksi-karboksyylihappoon, hydroksikarboksyylihappoesteriin, hyd-roksikarboksyylihapposuolaan tai hydroksikarboksyylihappo-amidiin. X2A viittaa molekyyliin, joka on muodostunut yhdestä reaktiosta, esim. esteröintireaktiosta minkä tahansa 15 kahden XxA molekyylin välillä muodostaen haarautumattoman kaksijäsenisen hydroksihappomolekyyliketjun tai sen johdannaisen. X3A viittaa haarautumattomaan kolmijäseniseen molekyylihydroksihappoketjuun tai sen johdannaiseen, ja XnA viittaa haarautumattomaan n-jäseniseen molekyylihyd-20 roksihappoketjuun tai sen johdannaiseen. Tässä käytettynä XA ilman alaindeksiä viittaa yksittäiseen happoyhdistee-: seen tai kahden tai useamman hapon XiA, X2A, X3A ja X4A

seokseen tai liuokseen, joka sisältää näitä lajeja. On ;*·,· ymmärrettävä, että kun X on substituoitu L:llä, G:llä tai 25 T:llä, vastaavat yhdisteet perustuvat maito-, glykoli- ja viinihappoon, vastaavasti. Esimerkiksi LA viittaa ryhmiin ’’ ! L2A, L2A, L3A ja L4A ja LD on laktidi.

Tämän keksinnön suoritusmuodon mukaisesti syklinen esteri, joka on johdettu X2A:sta, valmistetaan syöttövir- I · ·' > 30 tauksesta, joka sisältää aineosia, mukaanlukien mutta näi- ‘ .* hin rajoittumatta XA, ja syöttövirtausta käsitellään muo- • j dostamaan syklinen esteri. Sitoutumatta mihinkään teoriaan uskotaan, että syklinen esteri muodostuu pääosin suoraan X2A:sta. Uskotaan, että tietyissä katalyyttisissä olosuh-35 teissä X3A ja X4A ottavat osaa syklisen esterin muodostami- i 7 115459 seen. Tässä käytettynä syklisen esterin muodostaminen pääosin suoraan X2A:sta viittaa reaktioon, jossa X2A, jota on jo läsnä syöttövirtauksessa tai X2A on muodostunut este-röintireaktiosta kahden XxA molekyylin välillä, muutetaan 5 sykliseksi esteriksi esteröimällä. Täten vaikuttaa siltä, että syklinen esteri ei muodostu polyesteriketjujen backbiting reaktiolla, kuten aikaisemmalla alalla on kuvattu, kun muodostetaan syklinen esteri X5A:sta tai suuremmasta.

Veden rooli tässä prosessissa voidaan nähdä seuraa-10 vista tasapainoreaktioista: 2XjA <—> X2A + H20 X2A «—> syklinen esteri + H20

XiA + X2A <—► X3A + H20 15 Täten havaitaan, että X2A on tasapainossa XxA:ta korkeampien oligomeerien, syklisten estereiden ja veden kanssa. Poistamalla vettä reaktiot ajetaan oikealle ja käänteisesti lisäämällä vettä reaktiot ajetaan vasemmalle. 20 Tämän keksinnön mukaisesti XjA on edullisesti a-hyd- roksikarboksyylihappo tai sen esteri, suola tai amidi.

; : Monet α-hydroksikarboksyylihapot ja niiden johdannaiset voidaan muuttaa syklisiksi estereiksi tämän keksinnön mu- » kaisesti. Tällaisia happoja ovat hapot, joilla on kaava * · 25 OH)-C00H, jossa R2 ja R2 ovat kumpikin riippumatto- masti vety tai substituoitu tai substituoimaton alifaat- ’’ *t tinen tai aryylinen hiilivety, jossa on 1 - 10 hiili- • · atomia, ja tällaisten happojen vesiliukoiset suolat. Yksinkertaista X2A:ta tai sen seoksia voidaan käyttää. So-: 30 pivia X2A yhdisteitä ovat,mutta näihin rajoittumatta, seu- raavat hapot ja niiden vastaavat esterit, suolat tai ami-: > dit: maitohappo (I^A), glykolihappo (G^), viinihappo . ·. (TXA), mantelihappo, bentsyylihappo, 1-hydroksi-l-syklo- heksaanikarboksyylihappo, 2-hydroksi-2-(2-tetrahydrofura-35 nyyli)etanoiinihappo,2-hydroksi-2-(2-furanyyli)etanoiini- 1 ! · 115459 8 happo, 2-hydroksi-2-fenyylipropionihappo, 2-hydroksi-2-metyylipropionihappo,2-hydroksi-2-metyylibutanoiinihappo, 2-hydroksibutanoiinihappo, 2-hydroksipentanoiinihappo ja niiden seokset. Termit L1A, GXA ja T2A eivät käsitä pelkäs-5 tään spesifisiä happoja vaan myös vastaavia estereitä, suoloja tai amideja. Haluamatta sitoutua mihinkään teoriaan uskotaan, että α-hydroksikarboksyylihapot tai niiden johdannaiset ovat erityisen sopivia XD syklisten esterei-den muodostamiseksi.

10 Edullisia happoja ovat maito-, glykoli- ja viini- hapot, joista maitohappo on edullisin. Edullisia suoloja ovat alkyyli- tai aryyliamiinisuolat XA:sta, edullisemmin XA:n ammoniumsuolat, kuten orgaaniset ammoniumlaktaatit ja vielä edullisemmin ammoniumlaktaatti. Muita edullisia suo- 15 loja ovat muut laktaatti-, glykolaatti- ja tartraattisuo-lat. Sopivia estereitä ovat lyhyet alkyylliesteriketjut, kuten metyyli, etyyli tai butyyli, kuten myös pitkäketjui-set, kuten oktadekyylilaktaatti. Edullisia estereitä ovat metyylilaktaatti, etyylilaktaatti ja oktadekyylilaktaatti.

20 Viittaukset X2A estereihin eivät koske X2A:n oligomeerisiä estereitä tai polyestereitä. XxA voi olla jompikumpi ste-: reoisomeeri, nimittäin L- tai D-.

• '·· Edullisia X2A aineosia ovat esterit kahden hydrok- : sihapon, suolan, esterin, amidin tai niiden seoksen välil- ·,·· 25 lä, mukaanlukien I^A-I^A (tai L2A, joka tunnetaan myös lak- ·'- toyylimaitohappona tai maitohappodimeerinä), I^A-GjA, L2A- • · i » T2A, G1A-G1A (tai G2A), G^-T^ ja TjA-Tj^A (tai T2A) esterit. Esimerkiksi L2A voidaan esittää seuraavasti.

• * 30

HO HO

I I I II

‘ ‘ H-O-C-C-O-C-C-O-H

I I

CH3 CH3 » · » * » » » » · 11545? 9

Edullisia X2A aineosia ovat L2A, I^A-G^A ja G2A esterit. X2A voi sisältää kaksi L-isomeeriä, kaksi D-isomeeriä tai sekä D- että L-isomeerin. Lisäksi edullisia X2A tyyppisiä estereitä ovat metyylilaktoyylilaktaatti, etyylilakto-5 yylilaktaatti, butyylilaktoyylilaktaatti, oktadekyylilak-toyylilaktaatti ja ammoniumlaktoyylilaktaatti.

Tämän prosessin syöttövirtaus voi sisältää aineosia XA:n lisäksi, mukaanlukien XxA:n oligomeerit, kuten X5A tai X6A ja muita aineita. Edullisesti XA:n määrä ylittää XnA:n 10 määrän, jossa n on 5 tai korkeampi. Edullisesti XA aineosat koostuvat vähintäin n. 70 paino-%:sta, edullisemmin 85 paino-%:ista ja vielä edullisemmin 90 paino-%:ista XnA yhdisteitä. Esimerkiksi kaupallinen maitohappo on sopiva syöttövirtaus ja sisältää tavallisesti n. 60 paino-% - n. 15 70 paino-% L2A:ta, n. 15 paino-% - n. 20 paino-% L2A:ta, n.

3 paino-% - n. 6 paino-% L3A:ta, n. 0,5 paino-% - n. 2 paino-% L4A:ta ja n. 12 paino-% - n. 16 paino-% vettä.

Syöttövirtaus voi vaihtoehtoisesti sisältää huomattavan määrän epäpuhtauksia, kuten fermentaatioliuosta, 20 joka sisältää XA:ta, joka on osittain puhdistettu fermen-taatioreaktiosta. Esimerkiksi maitohappo tai laktaatti, * · · kuten ammoniumlaktaatti, voidaan osittain puhdistaa suo- : .. raan fermentaatioliuoksesta. Ammoniumlaktaatilla on etuna, että se voidaan muuttaa laktidiksi, vedeksi ja ammoniak-*·· 25 kikaasuksi, jotka olisi helppo erottaa tuotevirtauksesta.

• itt !. Syöttövirtaus voi vaihtoehtoisesti sisältää puhdis- tettuja aineosia, kuten hyvin puhdasta LjA:ta tai hyvin • * puhdasta L2A:ta. Reaktiivisten aineosien pitoisuutta syöt-. , tövirtauksessa voidaan säätää korkeiden valmistussaantojen 30 (reaktiivisten aineosien molaarinen konversio syklisiksi • · estereiksi) ja syklisten estereiden korkean volyymituot-tavuuden saavuttamiseksi tietyssä syklisen esterin valmis-tusprosessissa, kuten seuraavassa on kuvattu. Tässä käy-

I · I

tettynä termi reaktiiviset aineosat viittaa XnA aineosiin ] \ 35 ja edullisesti X2A ja X2A aineosiin.

» · 115459 10

Syöttövirtaus voi vaihtoehtoisesti sisältää lämmön-kestäviä aineosia, kuten lämmönkestävää LA:ta. Tässä käytettynä termi lämmönkestävä LA viittaa maitohapposeokseen, joka voi sisältää eri LA yhdisteitä, mutta josta epäpuh-5 taudet, jotka voivat aiheuttaa värjääntymistä kuumennettaessa, on poistettu.

Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa syöttövirtaus voi sisältää reaktiivisia aineosia, jotka on johdettu polymeerisen aineen kierrätyksestä, joka poly-10 meerinen aine on valmistettu esim. syklisistä estereistä, jotka on valmistettu tämän keksinnön mukaisesti. Esimerkiksi syklisen esterin, kuten laktidin tapauksessa se on sopiva polyetikkahapon valmistamiseksi. Polyetikkahappo voidaan kierrättää hydrolysoimalla se maitohapoksi ja mai-15 tohapon oligomeereiksi. Tällainen hydrolyysituote on sopiva käytettäväksi tässä syöttövirtauksessa.

Reaktiivisten aineosien pitoisuus syöttövirtauksessa voi olla alueella n. 0,5 paino/tilav.-% - n. 99 pai-no/tilav.-%. Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mu-20 kaisesti, jossa käytetään nestefaasireaktioita, syöttövirtauksessa on alhaisempi reaktiivisten aineosien pitoisuus.

jt j On havaittu, että reaktiivisten aineosien molaarinen kon- versio syklisiksi estereiksi voidaan saavuttaa tällä ta-| valla. Keksinnön tietyissä suoritusmuodoissa reaktiivisten 25 aineosien edullinen pitoisuus syöttövirtauksessa on alle « * T · .n. 75 paino/tilav.-% syöttövirtauksesta, edullisemmin pie-nempi kuin n. 50 paino/tilav.-% ja jopa edullisemmin pie- « · nempi kuin n. 25 paino/tilav.-%. Haluamatta sitoutua mihinkään teoriaan uskotaan, että mahdollisuus yhden X2A mo- : 30 lekyylin, joka on tarpeeksi lähellä reagoidakseen X^rn tai » » *·toisen X2A molekyylin kanssa XnA oligomeerien muodostami- ·: · seksi, on suhteellisen pieni verrattuna mahdollisuuteen, että X2A reagoi itsensä kanssa syklisen esterin muodostamiseksi.

• · · i f i > » 115459 11

Tietyissä suoritusmuodoissa reaktiiviset aineosat syöttövirtauksessa voidaan laimentaa missä tahansa liuot-timessa sopivien pitoisuuksien aikaansaamiseksi syöttövirtauksessa, edullisesti tällaiset liuottimet eivät sisällä 5 hydroksyyliryhmiä. Edullisesti ei käytetä vesipitoista liuotinta koska vedellä on taipumus hydrolysoida sykliset esterit X2A:ksi ja hydrolysoida X2A XjAiksi. Yleensä edulliset liuottimet ovat orgaanisia liuottimia, jotka ovat sopivia syklisten estereiden tehokasta valmistusta varten 10 tämän keksinnön menetelmän mukaisesti. Edullisesti liuotin on haihtuva korkeammassa lämpötilassa kuin vesi ja/tai muodostaa atseotroopin veden kanssa.

Reaktiivisten aineosien laimentaminen liuottimena voi tapahtua ennen reaktiivisten aineosien lisäämistä 15 reaktioastiaan. Tällaiseen reaktiivisten aineosien ja liuottimen seokseen viitataan syöttövirtauksena. Vaihtoehtoisesti syöttövirtaus voi koostua reaktiivisista aineosista ja liuottimesta, jotka lisätään erikseen reaktioastiaan. Eräässä suoritusmuodossa reaktiiviset aineosat lisätään 20 hitaasti liuottimeen, joka edullisesti esilämmitetään reaktioastiassa.

• » · Tämän keksinnön mukaisesti syöttövirtausta, jossa i .. on XA:ta, käsitellään syklisten estereiden muodostamisek- :*,· si. Tällainen käsittely voi olla nestefaasisyöttövirtauk- • · 25 sen tai höyryfaasisyöttövirtauksen käsittely. Nestefaasi-syöttövirtauksen tapauksessa käsittely tavallisesti käsit-t·;·. tää veden poistamisen syöttövirtauksesta syklisten este- reiden muodostamisen edistämiseksi. Haluamatta sitoutua , , mihinkään teoriaan uskotaan, että poistettava vesi voi · 30 olla lähtöisin kolmesta eri lähteestä riippuen spesifises- *··>* tä suoritusmuodosta: (1) vapaa vesi, jota on alunperin ·; : syöttövirtauksessa; (2) vesi, joka on muodostunut esteröi- : ntireaktiosta lineaarisen esterin (XnA) muodostuksessa kah den XA molekyylin välillä, jolloin n on vähintäin 2; ja ; ‘ 35 (3) vesi, joka on muodostunut esteröintireaktiosta syk- * * 12 115459 lisen esterin muodostuksessa X2A:sta. Veden uskotaan muodostuvan näistä kolmesta lähteestä peräkkäisesti syöttö-virtauksen käsittelyn edetessä. Toisin sanoen, syöttövir-tauksessa on tavallisesti vapaata vettä, joka poistetaan 5 ensin. Kun syöttövirtaus on tällä tavoin vedetön, se suosii XjA:n esteröintiä X2A:ksi, mikä sitten aiheuttaa lisä-veden muodostumista. Sitä mukaa kun vettä poistetaan, se suosii X2A:n esteröintiä sykliseksi esteriksi. Koska vapaa vesi poistetaan käsittelyn aikana, veden alkuperäistä 10 pitoisuutta syöttövirtauksessa ei tarvitse rajoittaa. Tavallisesti vapaan veden määrä, jota alunperin on syöttö-virtauksessa, on alle n. 50 paino/tilav.-% ja edullisemmin on pienempi kuin n. 30 paino/tilav.-%.

Edullisesti, kun käsittely käsittää veden poiston, 15 vapaa vesi syöttövirtauksessa poistetaan nopeasti, mikä johtaa pääosin vedettömään syöttövirtaukseen, jonka vesi-pitoisuus on pienempi kuin n. 2 paino-%. Esteröintireak-tioissa muodostunut vesi poistetaan edullisesti pääosin heti kun sitä muodostuu. Erityisesti vesi poistetaan no-20 peudella, jossa veden pitoisuus käsitellyssä syöttövirtauksessa on pienempi kuin n. 2 paino-%, edullisemmin pienem-

• I

j | pi kuin n. 1 paino-% ja vielä edullisemmin pienempi kuin ·* , n. 0,5 paino-%.

• ,j Vesi voidaan poistaa nestefaasisyöttövirtauksesta * * 25 monilla menetelmillä, mukaanlukien, mutta näihin rajoit- 4 I i tumatta, veden poistaminen atseotrooppisesti syöttövirta- ! uksesta, johon reaktiiviset aineosat laimennetaan atseo- • · trooppiseen liuottimeen, kuumentaminen korkeassa lämpötilassa alle XjA:n höyrystymislämpötilan tarkoituksenmukai-· 30 sessa paineessa joko ei-atseotrooppisen orgaanisen liuot- f i timen läsnäollessa tai ilman sitä, vesisitojan lisääminen, ; j joka ensisijaisesti reagoi veden kanssa, molekyyliseulojen tai erotus (esim. osmoottisten) kalvojen käyttäminen, vedettömien suolojen käyttäminen, jotka muodostavat hydraat-35 tikiteitä veden kanssa, syöttövirtauksen saattaminen kos- i 115459 13 ketukseen vettä absorboivien aineiden, kuten polysakkaridien (esim. Ficoll) tai piidioksidin kanssa.

Esimerkkejä atseotrooppisista liuottimista ovat veteen sekoittumattomat aromaattiset liuottimet, veteen 5 sekoittumattomat alifaattiset tai sykliset hiilivetyliuot-timet ja homogeeniset liuottimet. Erityisiä esimerkkejä on käsitelty seuraavassa. Esimerkkejä ei-atseotrooppisista liuottimista ovat aromaattiset yhdisteet, kuten halogenoi-dut aromaattiset yhdisteet, kuten klooratut aromaattiset 10 yhdisteet ja fluoratut aromaattiset yhdisteet, naftaleeni ja aniliini. Esimerkkejä vedensitojista ovat happoanhydri-dit, kuten etikkahappoanhydridi; ketaalit, kuten asetonin dimetyyliketaali; asetaalit, kuten asetaldehydin dietyy-liasetaali; ja karbodi-imidit. Esimerkkejä molekyyliseu-15 loista ovat zeoliitit. Esimerkkejä vedettömistä suoloista ovat vedetön natriumsulfaatti ja vedetön magnesiumsulfaatti.

Edullisia menetelmiä veden poistamiseksi ovat veden poistaminen atseotrooppina orgaanisen liuottimen kanssa ja 20 syöttövirtauksen kuumentaminen alennetussa paineessa.

Edullisempi menetelmä on veden poistaminen atseotrooppina, • > ·. I mitä käsitellään seuraavassa.

: Syöttövirtauksen, joka sisältää XA:ta syklisten :*· estereiden muodostamiseksi, käsittelyyn voivat vaikuttaa 25 monet parametrit, mukaanlukien lämpötila, paine, reaktio- • 1 i i aika, katalyytin läsnäolo ja suojausaineiden läsnäolo.

( Syöttövirtauskäsittelyn lämpötila säätää sekä va paan veden poistamisnopeutta että esteröintinopeutta. Syöttövirtauskäsittelyn lämpötila esteröinnille ja veden ·* 30 poistamiselle ottaen huomioon muut käsittelyparametrit, on > » lämpötila, joka on tarpeeksi korkea syklisen esterin muo-·, · dostamisen toteuttamiseksi eikä niin korkea että se muut- .· . taa XA aineosat aldehydeiksi, hiilimonoksidiksi tai muiksi hajoamistuotteiksi. Edullisesti syklisen esterin muodos-35 tamislämpötila on alueella n. 55 °C - n. 250 °C. Edulli- ,, 1 1 5459 14 semmin lämpötila on n. 60 °C - n. 225 °C. Käytettäessä liuotinta sen valinta vaikuttaa reaktiolämpötilaan, erityisesti kun reaktio toteutetaan liuottimen kiehumispisteessä.

5 Syöttövirtauskäsittelyn paine vaikuttaa myös syk listen estereiden muodostumiseen. Esimerkiksi korkeammassa paineessa korkeampia reaktiolämpötiloja voidaan käyttää tietylle liuottimelle, jolloin tuloksena on nopeampia reaktionopeuksia, erityisesti höyryfaasikäsittelyssä. Paine 10 voi kuitenkin olla joko ilmakehän paine, suurempi kuin ilmakehän paine tai pienempi kuin ilmakehän paine. Tämän keksinnön edullinen paine on ilmakehän paine.

Syöttövirtauskäsittely voidaan toteuttaa vaihdellen aikoja ja sitä jatketaan tavallisesti kunnes syklisen es-15 terin muodostus on pääosin maksimoitu määritettynä tarkoituksenmukaisilla analyyttisillä tekniikoilla. Reaktioaika vaihtelee tietenkin riippuen muista parametreistä, kuten lämpötilasta ja katalyytin läsnäolosta. Esimerkiksi syklisen esterin, kuten laktidin muodostaminen kaupallisesta 20 maitohaposta, joka on laimennettu tolueeniin, poistamalla vesi atseotrooppina tolueenin kanssa kuumentamalla huo-j ; neenlämpötilassa, on suurilta osin maksimissaan n. 2 - n.

5 tunnissa. Lyhyemmät ajat ovat edullisia syklisen esterin j hajoamisen ja rasemoitumisen minimoimiseksi.

» I

25 Tämän keksinnön kaikissa suoritusmuodoissa voidaan • · t · ,käyttää katalyyttiä esteröintinopeuden nostamiseksi. Vaik-ka katalyyttejä ei vaadita tässä keksinnössä, stabiilien • · » katalyyttien, jotka eivät huonone reaktiossa, käyttö on edullista. Nestefaasin valmistusmenetelmiä varten on ole-'*·' : 30 massa monia esteröintikatalyyttejä, joihin kuuluvat ren- ·...· kaansulkemisesteröintikatalyytit, joita voidaan käyttää, >: | mukaanlukien mutta näihin rajoittumatta, ioninvaihtohappo- , . katalyytit, kuten Nafion ja Dowex 50; liukoiset happokata- lyytit, kuten rikkihappo, metaanisulfonihappo, trifluori-35 metaanisulfonihappo ja tolueenisulfonihappo; piidioksidi- 15 115459 pohjaiset katalyytit, kuten alumiinioksidi-silikaatti; muut kiinteät heterogeeniset happokatalyytit, kuten alumiinioksidi, eta-, theta-, delta- ja gamma-alumiinioksidi, piidioksidi, alumiinisulfaatti, lyijyoksidi, antimonitri-5 oksidi, booritrifluoridi, berylliumoksidi, ytriumoksidi; metalliesterikatalyytit, kuten tina(Il)oktoaatti ja tita-anitetra(isopropoksidi); entsyymit, kuten hydrolaasit; zeoliitit; niin kutsutut mallikatalyytit (template) kuten kuten di-n-butyylitinaoksidi; misellikatalyytit (micel-10 lar), mukaanlukien polaariset katalyytit, kuten sulfosuk-kinaattisuolat, kuten natriumdi(2-etyyliheksyyli)sulfosuk-kinaatti, jota myydään Aerosol 0T:nä Pfizerin toimesta, ei-polaariset katalyytit, kuten polyoksietyleeninonyylife-noli ja fosfaatit. Edullisia katalyyttejä ovat zeoliitit 15 ja happokatalyytit, kuten Dowex 50, gamma-alumiinioksidi ja tolueenisulfonihappo. Tämän keksinnön höyryfaasisuoritusmuodossa voidaan käyttää heterogeenisiä katalyyttejä, kuten alumiinioksidia, piidioksidia, piidioksidialumiini-oksidia, titaanioksidia, boorihappoanhydridiä, alumiiniti-20 tanaatteja, vanadiinioksidia, sirkoniumoksidia, alumiini- oksidi-magnesiumoksidia ja alumiinioksidi-sinkkioksidia.

: Homogeenisia katalyyttejä, kuten tina(II)oktoaattia ja ,, titäänitetra( isopropoksidia) voidaan myös käyttää. Edulli- I siä katalyyttejä höyryfaasiprosessia varten ovat gamma- 25 alumiinioksidi, piidioksidi ja alumiinioksidi-piidioksidi.

Nestefaasireaktioiden tapauksessa katalyytti on tavalli- " ! sesti syöttövirtauksessa ja höyryfaasireaktioissa kata- » · lyyttipeti voidaan lisätä reaktioalueeseen.

Käytetyn katalyytin määrä vaihtelee riippuen käsit- • » : 30 telyparametreistä, kuten lämpötilasta ja paineesta, kata- lyytin reaktiivisuudesta ja halutusta reaktionopeuden li-; j säyksestä. Lisäksi on huomattava, että minkä tahansa ky- . seisen katalyytin määrä tietylle järjestelmälle on vas tuussa inter alia kilpailusta esteröintireaktioiden välil-35 lä syklisen esterin muodostamiseksi X2A:sta ja korkeampien * < > 115459 16 oligomeerien muodostamiseksi X2A:sta. Täten riippuen reaktiokinetiikasta ja syöttövirtauksen käsittelystä voi esiintyä optimimääriä katalyyttiä syklisen esterin muodostamiseksi. Kun katalyytin määrät ovat korkeampia tai al-5 haisempia, konversionopeudet voivat laskea.

Tiettyjen katalyyttien ja muiden reaktioparametrien käyttöä voidaan kontrolloida halutun meso-syklisen esteri-tuotteen aikaansaamiseksi. Esimerkiksi syklisessä esterissä, kuten laktidissa on kaksi asymmetristä hiiliatomia 10 joten se voidaan saada kolmena stereoisomeerisenä muotona: L-laktidina,jossa molemilla asymmetrisillä hiiliatomeilla on L (tai S) konfiguraatio; D-laktidina, jossa molemmilla asymmetrisillä hiiliatomeilla on D (tai R) konfiguraatio; ja meso-laktidina, jossa toisella asymmetrisellä hiiliato-15 millä on L-konfiguraatio ja toisella on D-konfiguraatio. L-laktidi ja D-laktidi ovat enantiomeerejä, kun taas meso-laktidi on L-laktidin ja D-laktidin diastereomeeri, jossa metyyliryhmät ovat trans-asemassa toisiinsa nähden diok-saanidionirenkaassa. L-maitohapon kiraalisuuden ylläpi-20 täminen johtaa yksinomaan L-laktidin, jolla on käyttöä hajoavien polymeerien valmistuksessa, muodostumiseen. Kui- : : tenkin L-maitohapossa alunperin olevan kiraalisuuden rase- • · · mointi johtaa meso-laktidin muodostumiseen, jolla myös on : avainasema käytettäessä komonomeerinä L-laktidin kanssa

• I

,25 hajoavien polymeerien valmistuksessa. Vaihtelemalla käy- tettyjä olosuhteita ja katalyyttejä tässä keksinnössä ku- '! ! vattua kutakin suoritusmuotoa varten L-maitohappolähtö- » · aineesta tai syöttövirtauksesta saatu laktidi voi olla lähes pelkästään L-laktidi tai se voi sisältää kontrolloi-* : 30 tuja määriä meso-laktidia L-laktidin lisäksi. Esimerkiksi \ .· happokatalyytin käytön laktidin valmistuksessa on havaittu ·. j johtavan meso-laktidin valmistumisen kasvuun.

/ *, Tämän keksinnön toisessa suoritusmuodossa suoja- tai pääteryhmäaineita voidaan käyttää hydroksikarboksyyli-.35 happo-oligomeerien, joiden koko on suurempi kuin X2A, muo- 115459 17 dostumisen estämiseksi. Suoja-aineet, kuten happoanhydri-dit, ketonit ja aldehydit ovat hyödyllisiä. Erityisesti tällaisten suoja-aineiden uskotaan suojaavan alkoholiryh-miä hydroksihapossa estäen täten esterin muodostumisen.

5 Käytettäessä suoja-aineita syöttövirtaus voidaan edullisesti rikastaa X2A:n muodostumista varten X^rsta ilman että muodostuu X3A:ta tai korkeampia oligomeerejä. Tämän jälkeen suojausaineet voidaan poistaa syklisten estereiden muodostumisen sallimiseksi X2A:sta.

10 Edellä kuvattu prosessi syklisten estereiden val mistamiseksi on erityisen sopiva, mutta tähän rajoittumatta, syklisten estereiden, jotka ovat XD, valmistamiseksi. Tällaisia XD yhdisteitä ovat, mutta näihin rajoittumatta, laktidit, glykolidit ja sykliset esterit viinihaposta, 15 mantelihaposta tai 1-hydroksi-l-sykloheksaanikarboksyyli-haposta. Tämän keksinnön sykliset esterit voivat myös olla hybridejä, jotka sisältävät kaksi erilaista XxA molekyyliä. Sykliset esterit voivat sisältää kaksi L-XxA:ta, kaksi D-XjA:ta tai yhden L-XjAzn ja yhden D-XxA:n. Sykliset 20 esterit voidaan valmistaa XxA molekyyleistä, jotka voidaan käsitellä niin, että ne sisältävät muita funktionaalisia : i ryhmiä, kuten väriaineita, entsyymejä tai muita proteiine- * ·· ja. Sykliset esterit, kuten syklinen esteri maitohapon ja : viinihapon välillä, voivat muodostaa kaksoisrenkaita ja ·· 25 johtaa haarautuneiden tai verkkopolymeerien muodostumi- seen. Vaikka monet sykliset esterit koostuvat kuusijäseni-, >t sistä renkaista, jotkut sykliset esterit voivat myös muo dostua suurista renkaista kuten kaprolaktonin tapauksessa.

, , Tämän keksinnön edellä kuvattu prosessi ja seuraavassa ’; · 30 kuvatut spesifiset suoritusmuodot ovat myös sopivia lakto- ’· .* nien muodostamiseksi, jotka ovat monoestereiden dehydra- •; * tointituotteita.

Syklisten estereiden valmistus yhdenmukaisesti edellä kuvattujen yleisten prosessiparametrien kanssa ja 35 kuten yksityiskohtaisemmin on seuraavassa kuvattu, voi 115459 18 johtaa reaktiivisten aineosien korkeisiin konversioihin syklisiksi estereiksi. Tässä käytettynä, jollei toisin mainita, termi konversio viittaa teoreettiseen kokonaismäärään syklistä esteriä/ekvivalentti XxA:ta mooliprosent-5 teinä. Täten syöttövirtauksessa, jossa on 100 mol XxA:ta eikä muita reaktiivisia aineosia, 50 mol:n syklisen esterin muodostuminen vastaa 100 %:n XxA:n konversiota sykliseksi esteriksi. Syöttövirtauksessa, jossa on 50 mol X2A:ta eikä muita reaktiivisia aineosia, 50 mol:in muodos-10 tuminen syklistä esteriä vastaa X2A:n 100 %:ista konversiota sykliseksi esteriksi.

Kolme edullista syklisen esterin valmistusprosessia on yleisesti kuvattu seuraavassa. Tulisi huomata, että kuvatut erilaiset rajoitukset ja parametrit kussakin osas-15 sa voivat olla yleisesti sovellettavissa.

Syklisen esterin muodostaminen laimeassa orgaanisessa liuottimessa Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa vettä poistetaan syöttövirtauksesta, joka sisältää XA:ta orgaa-20 nisessa liuottimessa syklisten estereiden muodostamiseksi, jolloin reaktiivisten aineosien pitoisuus on laimea. Tämä ·, | suoritusmuto johtaa yllättävän korkeaan XA:n konversioon : syklisiksi estereiksi ja erityisesti LA:n konversioon :**,· LD:ksi. Tarkoituksenmukaista orgaanista liuotinta voidaan 25 käyttää XA:n laimentamiseksi. Tarkoituksenmukainen liuotin on sellainen, johon XA on liukoinen ja jolla on tarkoituk-I* senmukainen kiehumispiste. Tällainen liuotin on edullises ti sellainen, jossa ei ole reaktiivisia hydroksyyliryhraiä.

, , Edullisesti liuotin muodostaa atseotroopin veden kanssa ja • · * 30 vesi poistetaan kuumentamalla syöttövirtausta veden pois- tamiseksi atseotrooppina syöttövirtauksesta. Mikäli liuo-•; *: tin ei muodosta atsesotrooppia veden kanssa, liuottimen kiehumispisteen tulisi olla korkeampi kuin veden. Edulli- I · | nen syöttövirtaus tämän suoritusmuodon prosessissa sisäl- » · ; 35 tää LA:ta. Edullisesti käytetään myös esteröintikatalyyt- » » ·

> » I

« · 115459 19 tiä syklisen esterin muodostumisnopeuden lisäämiseksi. Edullisia katalyyttejä ovat zeoliitit ja happokatalyytit, kuten Dowex 50 ja tolueenisulfonihappo.

Kuten edellä on esitetty reaktiivisten aineosien 5 edullinen pitoisuus voi olla pienempi kuin n. 25 paino/ti-lav.-%. On havaittu, että syklisten estereiden korkeat n. 50 %:n moolikonversiot voidaan saavuttaa niin alhaisilla pitoisuuksilla kuin 1 paino/tilav.-%. Lisäksi on havaittu, että tällainen konversio voidaan saavuttaa pitoisuus-10 alueella n. 1 paino/tilav.-% - n. 20 paino/tilav. -% ja edullisemmin n. 1 paino/tilav.-% - n. 5 paino/tilav.-%. Täten, toimimalla näiden alueiden yläpäässä volymetrinen valmistus korkealla konversionopeudella voidaan maksimoida.

15 Atseotrooppiset liuottimet valitaan niin, että reaktiiviset aineosat syöttövirtauksessa ovat riittävän liukoisia niihin ja että ne pysyvät liuoksina syklisen esterin muodostusprosessin aikana. Edullisesti valitaan myös atseotrooppisia liuottimia, joiden kiehumispisteet 20 ovat riittävän korkeat jotta kiehumispistelämpötilassa saavutetaan hyväksyttävä esteröintinopeus, mutta eivät • * | : niin korkeita, että liuotin ei voi muodostaa tehokasta atseotrooppia veden kanssa tai muuttua aldehydeiksi tai • j’ | muiksi hajoamistuotteiksi kiehumispistelämpötilassa.

• | 25 Atseotrooppisia liuottimia voivat olla veteen se- «· ! · koittumattomat aromaattiset liuottimet, veteen sekoittu-mattomat alifaattiset tai sykliset hiilivetyliuottimet, vesiliukoiset liuottimet tai niiden seokset. Edullisia liuottimia ovat veteen sekoittumattomat aromaattiset at- · : 30 seotrooppiset liuottimet. Tällaisia liuottimia ovat, mutta '· näihin rajoittumatta, bentseeni, tolueeni, etyylibentsee- *:-·· ni, ksyleenit, kumeeni, trimetyylibentseenit ja alkyyli- bentseeni. Edullisempia veteen sekoittumattomia aromaattisia atseotrooppisia liuottimia ovat bentseeni, tolueeni ja ;·' 35 ksyleeni. Tolueeni on edullisempi veteen sekoittumaton ► » * » » 115459 20 aromaattinen atseotrooppinen liuotin. Veteen sekoittamattomat atseotrooppiset liuottimet ovat edullisia, koska tislauksen jälkeen ne voidaan helposti erottaa liuottimel-la, joka kierrätetään ja vesi erotetaan järjestelmästä.

5 Hiilivetyjä, kuten alkaaneja ja alkeeneja voidaan käyttää liuottimina. Alkaaneja, kuten pentaania, heksaa-nia, sykloheksaania, heptaania ja oktaania voidaan myös käyttää liuottimina, mutta XxA ja sykliset esterit eivät ole usein niin liukoisia tällaisissa liuottimissa. Alkee-10 nit, kuten syklohekseeni, voivat myös olla sopivia tätä keksintöä varten.

Vesiliukoisia atseotrooppisia liuottimia, kuten asetonitriiliä voidaan myös käyttää veden poistamiseksi täten edistäen esteröintiä.

15 Edullinen lämpötila-alue tämän prosessin tässä suo ritusmuodossa on n. 60 °C - n. 140 °C ja edullisemmin alueella n. 80 °C - n. 115 °C. Tulisi huomata, että nämä lämpötila-alueet käsittävät mille tahansa atseotrooppisel-le järjestelmälle atseotroopin ja atseotrooppisen orgaani-20 sen osan kiehumispisteen. Toisin sanoen, kun vettä on alunperin läsnä syöttövirtauksessa ja saatavissa atseo- | : troopin muodostamiseksi, reaktiolämpötila tulee olemaan atseotroopin kiehumispisteessä. Sitä mukaa kun alunperin | läsnäoleva vesi lähes kokonaan poistetaan, reaktiolämpöti- 25 la nousee atseotroopin orgaanisen osan kiehumispisteeseen. Koska tämän prosessin suoritusmuoto voidaan toteuttaa alhaisemmissa lämpötiloissa se sopii erityisesti käytettä- • · * väksi kuumassa labiilien hydroksihappojen kanssa ja mahdollistaa alennetut energiakustannukset.

• » *’* ' 30 Vaikka jotkut lämpötilavaihtelut vaikuttavat sykli-

• I

*, ,* sen esterin muodostumisnopeuteen kun vesi poistetaan lai- *; measta liuoksesta syklisen esterin muodostamiseksi, tali'·', laiset vaihtelut lämpötilassa eivät vaikuta vaikuttavien * \ t reaktiivisten aineosien kokonaiskonversioon sykliseksi ·’ 35 esteriksi. Esimerkiksi prosessivertailussa käyttäen liuot- » > * M5459 21 timia bentseeni (bentseeni/vesiatseotroopin kiehumispiste on n. 69,25 °C, bentseenin kiehumispiste 80,2 °C), toluee-ni (tolueeni/veden atseotrooppinen kiehumispiste noin 84,6 °C, tolueenin kiehumispiste n. 110,7 °C) ja ksyleeni 5 (ksyleeni/vesi-atseotroopin kiehumispiste 94, 5 °C, ksylee-nin kiehumispiste 139,1 eC) syöttövirtauksessa, joka sisältää kaupallista maitohappoa, osoittaa, että vaikka veden poistumisnopeus on suurin ksyleenillä ja pienin bentseenillä, maitohapon molaarinen kokonaiskonversio lak-10 tidiksi on suurinpiirtein sama kussakin liuottimessa.

Veden poistaminen atseotrooppina syöttövirtaukses-ta, jossa on XA:ta syklisen esterin muodostamiseksi tämän keksinnön mukaisesti, aikaansaa vähintäin 5 %:n moolikon-version XArsta syklisiksi estereiksi. Edullisissa suori-15 tusmuodoissa moolikonversio on vähintäin n. 10 % ja edullisemmin vähintäin n. 25 % ja vielä edullisemmin vähintäin n. 50 %. Tulisi ymmärtää, että korkeammat konversionopeu-det ovat mahdollisia ja että konversionopeudet lähemmäs 100 % voidaan saavuttaa, erityisesti kierrättämällä reak-20 tiivisia aineosia, jotka eivät ole muuttuneet syklisiksi estereiksi.

1 : Syklisen esterin muodostaminen XA:n vesipitoisesta Γ ,, liuoksesta .* ; Ennen tämän julkaisun keksintöä uskottiin yleises- • t 25 ti, että sykliset esterit, kuten laktidi, ovat epästabii- • 11· le ja kuumassa vesipitoisessa XA liuoksessa. Yllättäen on havaittu, että poistettaessa vettä vesipitoisesta XArsta ’ aikaisempien vaiheiden aikana kunnes seoksen polymeroitu- misaste, mitattuna HPLCrllä, on pienempi tai yhtä suuri :·: : 30 kuin n. 4, stabiileja talteenotettavia pitoisuuksia sykli-

• I

siä estereitä ja erityisesti XDrtä, kuten LDrtä muodostuu ·; : vesipitoisessa nestereaktioseoksesssa.

Tässä käytettynä, polymeerin tai oligomeerin, joilla on toistuva monomeerinen osa, polymerointiaste (DP) on 35 XxA yhdisteiden, joita on läsnä analysoitavassa näyttees- 22 115469 sä, lukumäärän keskiarvo/molekyyli. Maitohappopolymeerien ja oligomeerien polymerointiaste on perinteisesti määritetty titrauksella kuten Hoiten on kuvannut julkaisussa Lactic Acid. Proberty and Chemistry of Lactic Acid and 5 Derivatives, Verlag Chemie, 1971, ISBN 3-52725344-0.

Titrausmenetelmä näyttää pitävän paikkansa analysoitaessa näytteitä, jotka koostuvat pääosin X^rsta ja X2A:sta. Kun X3A:ta, X4A:ta ja korkeampia oligomeerejä on läsnä merkittävinä määrinä, on havaittu, että titrausmene-10 telmä ei ole tarkka. On todettu, että korkean erotuskyvyn nestekromatografia (HPLC) mahdollistaa kunkin oligomeerin tarkan mittauksen näytteessä ja täten on vain laskettava kunkin oligomeerin yksittäisten määrien summa DP:n saamiseksi. DP määritykset HPLCrllä ovat tavallisesti korkeam-15 pia kuin titrauksella saadut, kun X2A:ta korkeampia oligomeerejä on läsnä. Jollei toisin ilmoiteta, tässä esitetyt DP määritykset on tehty HPLC menetelmällä. Sopiva HPLC menetelmä, joka erottaa L-laktidin, meso-laktidin ja kaikki LnA yhdisteet, joissa n on 1 - 13, on seuraavanlainen. 20 Käytetään käänteisfaasipylväsktä käyttäen asetonitrii-li/vesi-pitoisuusgradienttia ja puskuroiden pH-arvoon 2,3 : : fosfaattipuskurilla. UV detektoria käytetään aallonpituuk- ·' , silla 195 ja 210 nm. Valmistetaan luotettavat L-LjA ja L, .* j L-L2A standardit ja niitä käytetään puhtaan LD:n kanssa

« I

25 ominaiskäyrien määrittämiseksi LXA-, L2A- ja L-laktidille.

_ Reaktiotekijoiden L3A - L13A yhdisteille oletetaan olevan *! identtiset ja ne määritetään analysoimalla alhaisen DP:n ‘ ja korkean DP:n LnA seokset. L3A - L13A reaktioteki jän ha vaittiin olevan samanlainen suuruusluokaltaan kuin L,A:n • 1 ·' : 30 ja L2A:n reaktioteki jät.

\ ' Kuten edellä on todettu, vettä poistetaan syöttö- « : virtauksesta kunnes käsitellyn syöttövirtauksen DP on pie nempi tai yhtä suuri kuin DP 4, edullisemmin kunnes DP on pienempi tai yhtä suuri kuin n. DP 3,5 ja vielä edullisem-35 min kunnes DP on pienempi tai yhtä suuri kuin n. DP 3,0.

» 23 1 1 5459

Lisäksi vettä poistetaan syöttövirtauksesta kunnes käsitellyn syöttövirtauksen DP on vähintäin n. DP 1,2 ja edullisemmin vähintäin n. DP 1,5.

Mikäli veden poistamista jatketaan kunnes DP ylit-5 tää n. DP 4, esimerkiksi n. DP 5 tai enemmän, syklisen esterin pitoisuus laskee nopeasti hyväksymättömän alhaiselle tasolle. Lisäksi mikäli dehydratoidun vesipitoisen XA liuoksen, jonka DP on n. DP 4 tai alempi, annetaan tasapainottua, tässä kuvatut tasapainoreaktiot aiheuttavat 10 sen, että osa syklisestä esteristä ainakin osittain reagoi ei-syklisten esteriyhdisteiden kanssa vähentäen täten tal-teenotettavan syklisen esterin määrää. Kuitenkin, mikäli osittain dehydratoitua vesipitoista XA:ta käsitellään heti syklisen esterin erottamiseksi, esimerkiksi nopeassa erot-15 tamisessa, mikä tapahtuu jatkuvassa prosessissa, voidaan helposti saavuttaa syklisen esterin hyväksyttäviä saantoja, jotka ovat n. 5 paino-% tai enemmän XA:ta.

Edullinen syöttövirtaus tälle suoritusmuodolle on kaupallinen maitohappo (n. 85 % LA:ta ja 15 % vettä), jon-20 ka DP on HPLC:n mukaan n. DP 1,2. Laktidin muodostuminen alkaa melkein välittömästi poistettaessa vettä kaupalli-1' : sesta maitohaposta. Kuitenkin, kun DP HPLC:n mukaan saa- . vuttaa DP:n 1,4 - n. DP 1,5, tavallisesti ei ole riittä- :* l västi laktidia läsnä talteenotettavaksi. Esimerkiksi kun 25 85 %:sta maitohappoa kuumennetaan 122 °C:ssa 86 minuuttia 100 - 118 torrissa, DP HPLC:n mukaisesti on DP 1,29 ja ' dehydratoidun maitohappoliuoksen analyysi osoitti, että laktidipitoisuus oli 1,1 paino-%. Kuitenkin, kun dehydra-tointia jatkettiin 64 lisäminuuttia 109 - 150 °C:ssa 88 -; : 30 83 torrissa, analyysi osoitti, että DP HPLC:n mukaan oli n. 2,02 ja laktidipitoisuus oli 6,9 paino-%.

·; | Maitohapposyöttövirtauksissa, jotka sopivat lakti- ", din valmistamiseksi käyttäen tämän keksinnön prosessin suoritusmuotoa poistamalla vettä maitohaposta, on seuraa-35 via maitohappoyhdisteitä (paino-%): n. 10 % - n. 70 % LXA,

• ! I

f » 115459 24 n. 10 % - n, 30 % L2A, n. 3 % - n. 20 % L3A, n. 0,2 % - n. 15 % L4A, n. 2 % - n. 45 % laktidia ja n. 0,2 % - n. 15 % vettä.

XA syöttövirtaukset, joissa on huomattavia määriä 5 oligomeeriä XnA, jossa n on suurempi kuin 4, tulisi hydrolysoida rikastamaan syöttövirtauksen XxA:n ja X2A:n määriä. Syöttövirtaus voi myös sisältää itse syklistä esteriä. Syklisen esterin läsnäololla syöttövirtauksessa ei näytä olevan haitallisia seurauksia XjA:n ja X2A:n konver-10 siolle sykliseksi esteriksi.

Monenlaisia reaktoreita ja reaktiokaavioita voidaan käyttää vesipitoisen XA-syöttövirtauksen käsittelemisessä veden poistamiseksi. Edullisessa suoritusmuodossa vesipitoista maitohapposyöttövirtausta kuumennetaan lämpötilassa 15 n. 100 °C - n. 220 °C n. 150 - n. 10 torrissa veden poistamiseksi siitä kunnes DP HPLC:n mukaisesti on n. DP 4 tai pienempi. Sykliset esterit voivat joko pysyä nestefaasissa tai mikäli lämpötila ja paine ovat tarkoituksenmukaiset, vähintäin osa syklisistä estereistä voidaan höyrystää ja 20 tislata reaktiosta. Huomattavaa LD syklisen esterin höyrystymistä voidaan aikaansaada kun LA:sta poistetaan vettä j korkeammissa lämpötiloissa, esimerkiksi olosuhteissa, jot- : ka ovat yli n. 180 °C, edullisesti yli 195 °C ja 85 tor-

ria. Toisessa suoritusmuodossa vesipitoista XA-syöttövir-’!* 25 tausta kuumennetaan veden poistamiseksi siitä, kunnes DP

M I

HPLC:n mukaan on n. DP 4 tai pienempi syklisen esterin i i · t muodostamiseksi liuoksessa. Sitten syklistä esteriä sisäl- I * | tävä liuos altistetaan kotislausreaktiolle, jossa liuotin, , , kuten alkyylibentseeni, edullisesti C10-C22 alkyylibentseeni • I » ·;; * 30 höyrystetään antamaan lämmönsiirto reaktiota varten ja I > syklisen esterin kotislaamiseksi. Reaktio-olosuhteet, ku-·; · ten lämpötila ja paine ovat sellaiset, että samalla kun ; . syklistä esteriä sisältävä liuos sekoittuu haihtuvan liuottimen kanssa, muodostuu lisää syklisiä estereitä rea-35 goimattomista aineosista syklistä esteriä sisältävässä 115459 25 liuoksessa. Reaktio-olosuhteet ovat myös sopivat syklisen esterin tislaukselle kotislausreaktioseoksessa syklisten estereiden talteenottamiseksi vedestä, reagoimattomasta XArsta ja oligomeereistä.

5 Syklisen esterin muodostus höyryfaasiprosessissa

Keksinnön toisessa edullisessa suoritusmuodossa osa XA-syöttövirtausta, joko kaikki tai pieni osa siitä, muutetaan höyryfaasikseen käsittelyä varten paine- ja lämpötilaolosuhteissa, jotka ovat riittäviä ylläpitämään maini-10 tun syöttövirtauksen osa höyryfaasissa ja muodostamaan syklinen esteri reaktioalueessa. Tässä käytettynä termi höyry viittaa höyrystyneeseen aineeseen, kuten myös aineeseen, joka on hienona sumuna tai aerosolina. Nestemäisen XA:n höyrystettävä osuus syöttövirtauksessa voidaan höy-15 rystää reaktioalueessa, mutta höyrystetään edullisesti ennen lisäämistä reaktioalueeseen. On havaittu, että korkeita konversionopeuksia voidaan saavuttaa tällä prosessilla ja ei-toivottujen sivutuotteiden, kuten C0:n ja asetaldehydin määrät ovat hyväksyttävien rajojen sisällä 20 tai niiden alapuolella. Edullinen tuote tämän prosessin suoritusmuodossa on XD ja erityisemmin LD.

· Yleensä höyrystettävän XA:n pitoisuus syöttövir- : .. tauksessa tämän keksinnön höyryprosessissa on n. 50 % - n.

,· 100 paino-% XA:ta, joka sisältää yhtä tai useampaa yhdis- * * ·. 25 teistä X^, X2A, X3A ja X4A ja niiden seosta ja n. 0 % - n.

50 paino-% vettä. Kutakin yhdisteistä X^ - X4A voi olla ,· *t läsnä määränä 0 % - n. 100 paino-% niin kauan kun XA:n • · kokonaispitoisuus on 50 % tai suurempi.

, , Höyryfaasiprosessi toteutetaan edullisesti antamal- ·; · 30 la XA:n syöttövirtaushöyryjen kulkea ei-reagoivan kuuman '· ‘ kantokaasun avulla reaktioalueen läpi. Kantajakaasu voi ·; ; olla inertti kaasu, kuten typpi tai argon tai voi olla , . kondensoituva kaasu, kuten C10-C20-alkyylibentseeni, joka on kaasumainen reaktorin käyttöolosuhteissa. Kantajakaasua 35 voi olla läsnä reaktioalueessa määränä n. 0 % - n. 99 pai- 115459 26 no-% seoksesta, jossa on inerttiä kaasua ja höyrystynyttä syöttövirtausta. Kantajakaasu auttaa höyrystetyn syöttö-virtauksen viemisessä reaktoriin ja vie mukanaan raa'an höyrystetyn syklisen esteriä sisältävän tuotteen. Höyrys-5 tetyn syöttövirtauksen keskimääräinen viipymäaika-aika on n. 0,5 - n. 12 sekuntia.

Lämpötila- ja paineolosuhteet valitaan edullisesti niin, että vähintäin osa syöttövirtauksesta pysyy höyry-faasissa. Lämpötila- ja kaasuvirtausolosuhteet valitaan 10 niin, että XjA ja vesi edullisesti höyrystyvät tietyn lämpötilan, kantajakaasuvirtausnopeuksien ja paineiden olosuhteissa. Olisi odotettavissa, että korkeamman molekyyli-painon yhdisteitä X2A ja korkeampia oligomeerisiä yhdisteitä höyrystyisi vähenevässä määrin mahdollistaen täten 15 ei-höyrystyvän jäännöksen, kun X syöttövirtaus sisältää X2A, X3A ja X4A oligomeeriä. Kuitenkin nämä korkeammat oli-gomeeriset yhdisteet voivat joko syklisoitua suoraan lak-tidiksi tai hydrolysoitua alemman molekyylipainon yhdisteiksi, jotka sitten höyrystetään. Lisäksi uskotaan, että 20 reaktioprosessissa muodostuneet sykliset esterit höyrystyvät myös edullisesti helpommin kuin X2A, X3A ja X4A oligo- • | meerit. On havaittu, että LA syöttövirtausten (jotka si- : , sältävät 24 %:n kokonaismäärän L2A:ta, L3A:ta ja L4A:ta) ,· pääosin täydellinen höyrystyminen, jonka muutoin voitai- 25 siin olettaa antavan ei-höyrystyvän jäännöksen, voidaan helposti saavuttaa. Lämpötila n. 150 °C - n. 250 °C, paine [·' t n. 10 torr - n. 800 torr ja paino-% orgaanista ainetta * i » inertissä kantajakaasussa n. 10 paino-% - n. 50 paino-% , , ovat edullisia.

·;; · 30 Syklisen esterin saanto voidaan parantaa kolminker- täiseksi tai enemmän käyttäen esteröinti- ja renkaansulke- > >;·· miskatalyyttejä, jotka voivat olla samoja tai erilaisia.

Katalyyttejä voi olla läsnä reaktioalueessa joko kiinteässä kantaja-aineessa tai leijupetinä. Haluamatta sitoutua **'·' 35 mihinkään teoriaan, uskotaan, että XA:n reaktiiviset aine- • * * 115459 27 osat adsorboituvat katalyyttiin ja reagoivat syklisten estereiden muodostamiseksi, jotka sitten haihtuvat. Edullisia katalyyttejä ovat eta-, theta-, delta- ja gamma-alumiinioksidit, joista gamma-alumiinioksidi on edullinen, 5 jotka katalyytit parantavat syklisen esterin saantoja samalla minimoiden CO-sivutuotteen muodostumista. Muita sopivia katalyyttejä ovat piidioksidi, seka-alumiinioksidi-piidioksidi, boorihappoanhydridi, vanadiumoksidi, sirko-niumoksidi, strontiumoksidi ja muut metallioksidit, seka-10 metallioksidit, kuten alumiinioksidi/magnesiumoksidi, alu- miinioksidi/sinkkioksidi ja titaanitetra(isopropoksidi), dibutyylitinaoksidi. Katalyytit, joiden partikkelikoot ovat alueella n. 2 - 6 mm, on havaittu sopiviksi, vaikka pienemmät koot ovat hyödyllisiä kun syöttövirtauksen höy-15 rystyminen on epätäydellistä.

Kun katalyyttiä käytetään tässä suoritusmuodossa, on edullista, että syöttövirtaus höyrystyy täydellisesti ennen tuloa reaktioalueeseen. Nestefaasin XA läsnäolo katalyyttiä sisältävässä reaktioalueessa aiheuttaa alhaisem-20 pia syklisen esterin saantoja ja suurempia määriä epäpuh-taussivutuotteita, kuten hiilimonoksidia ja asetaldehydiä, | : verrattuna XA syöttövirtauksen täydellisempään höyrystymi- seen ennen tuloa reaktioalueeseen.

;* j Höyryfaasiprosessin edullisessa suoritusmuodossa 25 syöttövirtaus sisältää kaupallista maitohappoa, johon joskus viitataan 85 %:isena maitohappona. Toisessa suoritus-! muodossa syöttövirtaus sisältää LA-lähteen, joka on LjA- rikastettu. On havaittu, että LA:ta sisältävä syöttövirtaus, joka on runsaasti LiA-rikastettu, ts. enemmän kuin n. :*: · 30 70 paino/tilav.-% LjA:ta ja edullisemmin n. 90 paino/ tilav.-% LjA:ta voidaan valmistaa yksinkertaisella menetel-| mällä. Tässä menetelmässä 85 %:inen maitohappo muutetaan .· . rikastuneeksi LjArksi laimentamalla kaupallinen maitohappo vedellä vesipitoisen liuoksen valmistamiseksi, joka sisäl-35 tää n. 10 - 30 paino/tilav.-% maitohappoyhdisteitä. Tätä 115459 28 seosta tasapainotetaan palautusjäähdytysolosuhteissa kunnes tasapaino saavutetaan, tavallisesti 6-8 tuntia ilmakehän paineessa tai lyhyempi aika korotetussa paineessa (n. 1 atm.) ja lämpötilassa. Saadussa tasapainoliuoksessa 5 on maitohappokoostumus, jossa pääosin kaikki on LxA:ta ja n. 0,5 % L2A:ta ja lähes 0 % L3A:ta, L4A:ta ja korkeampia oligomeerejä. Tämän jälkeen vesi tislataan nopeasti tasapainotetusta seoksesta lämpötila- ja paineolosuhteissa, jotka muodostavat lähes puhtaan vedettömän LjA:n, joka si-10 sältää vähemmän kuin n. 2 % vettä ja vähemmän kuin n. 7 paino/tilav.-% L2A:ta. Vedetön LXA voidaan sitten laimentaa maitohapposyöttövirtauksen muodostamiseksi eri vesipitoisuuksilla.

Toisessa edullisessa suoritusmuodossa syöttövirtaus 15 sisältää lähes vedetöntä LA:ta. On havaittu, että lakti- disaannot kasvavat tasaisesti samalla kun vesipitoisuutta vähennetään pääosin LxA:ta sisältävässä syöttövirtaukses- sa. Toisessa edullisessa suoritusmuodossa syöttövirtaus sisältää lähes vedetöntä LA:ta, joka on rikastunut L2A:lla, 20 L3A:lla ja L4A:lla. Laktidin korkeammat saannot, jotka on saatu 85 %:isella kaupallisella maitohapolla, verrattuna • syöttövirtaukseen, joka sisältää 84,9 % pääosin L3A:n syöt- : . tövirtausta, voivat johtua siinä olevista korkeammista > L2A-, L3A- ja L4A-pitoisuuksista (24,0 %). Lähes vedettömän 25 maitohapposyöttövirtauksen, joka sisältää n. 10 - 50 % L2A:ta, L3A:ta ja L4A:ta kokonaismäärästä, uskotaan olevan " '· t sopiva syöttövirtaus.

• ·

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa ai-. , kaansaadaan jatkuva katalysoitu höyryfaasiprosessi a-hyd- ·; * 30 roksikarboksyylihapon tai esterin muuttamiseksi dimeeri- '* seksi sykliseksi esteriksi, jossa menetelmässä: ·; i (i) hydroksikarboksyylihappoainetta höyrystetään jatkuvas- ti ja syötetään reaktioalueeseen, jossa on kiinteää katalyyttiä, joka on tehokas karboksyyliaineen oligomeroimi-’ 35 seksi ja syklisoimiseksi sykliseksi esteriksi, 115459 29 (ii) ylläpidetään reaktioalue lämpötilassa ja paineessa, jotka ovat tehokkaita syklisen esterin muodostamiseksi ja sen pitämiseksi höyryfaasissa ja (iii) syklinen esteri otetaan talteen höyryfaasista.

5 Kun osa syöttövirtauksesta on höyrystetty tässä prosessissa, ei-höyrystynyt osa tavallisesti sisältää X3A oligomeerejä. Tällainen ei-höyrystynyt osa voidaan hydrolysoida XA aineosiksi ja kierrättää käytettäväksi syöttö-virtauksessa.

10 Syklisen esterin talteenotto Tämän keksinnön mukaisesti valmistetut sykliset esterit otetaan tavallisesti talteen syöttövirtauksesta, jossa niitä on muodostunut (ts. tuotetta sisältävä virtaus). Kuten tässä edellä on esitetty, tällaiset talteen-15 otetut sykliset esterit ovat sopivia käytettäviksi inter alia monomeerinä polymeerien, jotka ovat biologisesti hajoavia, valmistuksessa. Tässä käytettynä termi talteenotto viittaa syklisten estereiden erottamiseen käsitellystä syöttövirtauksesta ja valinnaisesti sen myöhempään puhdis-20 tukseen.

Voidaan käyttää monia menetelmiä tämän keksinnön j j mukaisesti valmistettujen syklisten estereiden talteenot- Γ tamiseksi tuotetta sisältävästä virtauksesta, mukaanluki- j\| en, mutta näihin rajoittumatta, kiteyttäminen, liuotinuut- • · 25 to, liuotinpesu, tislaus, kalvoerotus, kromatografia, sub- • * j * limointi ja niiden yhdistelmät. Tulisi huomata, että eri ’! ! talteenottomenetelmät perustuvat syklisten estereiden ja • · * muiden yhdisteiden eroihin tuotetta sisältävässä virtauk sessa perustuen haihtuvuuteen, liukoisuuteen ja affini- • ! · · 30 teettiin erilaisissa kromatografiasovellutuksissa.

*...' Tämän keksinnön edullinen talteenottomenetelmä on

kiteyttäminen, jota voidaan käyttää riippumatta menetel-mästä, jota käytetään syklisen esterin valmistamiseksi. Kiteyttämisen etuna on, että syklinen esteri voidaan ki-‘ * 35 teyttää pääosin vapaana koostumuksista XxA, X2A, X3A, X4A

115459 30 ja hydroksihappoesterioligomeereistä, ts. kiteytetty syklinen esteri on tavallisesti vähintäin n. 90 %:isesti puhdas ja voidaan saavuttaa puhtauksia, jotka ovat vähintäin n. 99 % ja edullisemmin vähintäin n. 99,9 %.

5 Syklisen esterin kiteyttämiseksi tuotetta sisältä vän virtauksen aineosat, jotka sisältävät syklistä esteriä, reagoimattomia aineosia ja oligomeerejä, saatetaan tavallisesti kosketukseen tarkoituksenmukaisen liuottimen kanssa, joka voi olla liuotin jo tuotetta sisältävässä 10 virtauksessa, johon syklinen esteri on vähäliukoisempi kuin muut aineosat tuotevirtauksessa, ja jäähdytetään hitaasti kunnes alkaa muodostua syklisen esterin kiteitä. Edullisessa suoritusmuodossa tuotetta sisältävä virtaus voidaan aluksi lämmittää, jotta voitaisiin varmistua sii-15 tä, että kaikki aineosat ovat liuosmuodossa ja/tai inku-boida jäähdyttämisen jälkeen lämpötilassa n. 0 °C - n. 10 °C riittävän kauan kidemuodostuksen maksimoimiseksi. Sykliset esterikiteet voidaan ottaa talteen monilla menetelmillä, mukaanlukien sentrifugointi ja suodatus. Kiteet 20 voidaan pestä ja tämän jälkeen kuivata, esimerkiksi tyhjö-haihduttamalla tai pitämällä tarkoituksenmukaisessa liuot-: : timessa polymerointia varten. Syklisen esterin kiteet voi- ,, daan myös altistaa lisäliuottamis- ja kiteyttämisvaiheille kiteiden saamiseksi, joilla on suurempi puhtaus. Tavalli-25 sesti syklisten estereiden vähintäin n. 50 %:n, edullises-ti vähintäin n. 80 %:n ja edullisemmin vähintäin n. 95 %:n *! talteenotto on mahdollista kiteyttämällä.

• · • · * Syklisten estereiden kiteyttäminen liuotinta sisäl tävästä tuotevirtauksesta voidaan toteuttaa käyttäen joko : 30 samaa liuotinta tai toista liuotinta. Syklisten estereiden *, kiteyttäminen suoraan samasta liuottimesta on edullinen .. : menetelmä, koska silloin ei tarvitse poistaa ensimmäistä ,· , liuotinta ja lisätä toista liuotinta. Lisäksi reagoimatto mat aineosat ja/tai oligomeerit, jotka jäävät liuokseen 115459 31 syklisen esterin kiteyttämisen jälkeen, voidaan kierrättää suoraan syöttövirtaukseen.

Oligomeerit tällaisessa kierrätysvirtauksessa voidaan hydrolysoida lisäämällä vettä liuottimeen ennen kier-5 rättämistä syöttövirtaukseen. Tällainen vesi voidaan tämän jälkeen poistaa osana syklisen esterin valmistusprosessia. Edullisia liuottimia syklisten estereiden valmistamiseksi ja syklisten estereiden kiteyttämiseksi ovat aromaattiset veteen sekoittumattomat atseotrooppiset liuottimet. Eri-10 tyisen edullisia liuottimia ovat tolueeni, bentseeni ja ksyleeni.

Syklisten estereiden kiteyttämiseksi laimeasta liuottimesta, johon syklinen esteri on melko liukoinen, voidaan käyttää haihdutusvaihetta suurimman osan liuotinta 15 poistamiseksi. Edullisesti riittävästi liuotinta poistetaan haihduttamalla antamaan liuos, jossa on vähintäin n. 30 paino/tilav.-%, edullisemmin vähintäin n. 50 paino/ti-lav.-% ja edullisimmin vähintäin n. 60 paino/tilav.-% syklistä esteriä. Haihduttaminen toteutetaan tavallisesti 20 tyhjössä kuumentaen.

Toisessa suoritusmuodossa liuotin tuotetta sisältä-: : västä virtauksesta poistetaan, tavallisesti haihduttamal- ,, la, muodostamaan jäännös ja jäännös liuotetaan toiseen ; liuottimeen, johon syklinen esteri kiteytyy. Tämä menetel- 25 mä on erityisen hyödyllinen kun syklinen esteri on liian • * * » liukoinen ensimmäiseen liuottimeen kiteytettäväksi. Esi-[!'! merkkejä ensimmäisistä liuottimista, joissa syklinen este- 1 ri, kuten laktidi, voi olla liian liukoinen, ovat asetoni ja asetonitriili. Toinen liuotin voi olla liuotin, johon » · < ·' 30 syklinen esteri voi liuota ja josta syklinen esteri voi- ‘ daan kiteyttää. Suhteessa sykliseen esteriin, kuten lakti- *; · diin, tällaisia liuottimia ovat esimerkiksi metyyli-isobu- , tyyliketoni ja dietyylieetteri. Kiteyttämisen jälkeen rea goimattomat aineosat ja oligomeerit, jotka pysyvät toises- ♦ * » > » 11£459 32 sa liuottimessa, voidaan ottaa talteen, hydrolysoida mikäli tarpeen ja kierrättää syöttövirtaukseen.

Toisessa suoritusmuodossa tuotetta sisältävässä virtauksessa läsnäolevat sykliset esterit voidaan kiteyt-5 tää lisäämällä virtaukseen toista liuotinta, joka aiheuttaa syklisten estereiden kiteytymisen. Tällainen toinen liuotin on esimerkiksi sellainen, että sekoitettuna ensimmäisen liuottimen kanssa syklinen esteri voi kiteytyä liuotintseoksesta. Esimerkiksi sykliset esterit, kuten 10 laktidi aromaattisessa atseotrooppisessa liuottimessa, kuten tolueenissa, voivat saostua lisättäessä tiettyjä alkaliliuottimia, kuten pentaania.

Tämän keksinnön toisessa suoritusmuodossa höyryfaa-sireaktiossa muodostuneet sykliset esterit voidaan kiteyt-15 tää tai kondensoida suoraan höyryfaasituotetta sisältäväs tä virtauksesta siirtämällä virtaus kerääjään, kuten sykloniin tai sentrifugiin, joka on alhaisessa lämpötilassa ts. syklisen esterin höyrystymislämpötilan alapuolella ja edullisesti n. 5 °C:ssa tai alempana. Syklisen esterin 20 kondensoitumisen jälkeen syklinen esteri voidaan pestä kylmällä vedellä. Näin muodostuneet kiteet otetaan talteen • : kerääjästä, pestään, suodatetaan ja kuivataan. Lisäksi l _ höyryfaasiprosessissa muodostunut syklinen esteri voidaan .‘ : ottaa talteen sekoittamalla kuuma höyrystynyt tuotevirtaus 25 kylmän vesisuihkun ja/tai kylmän inertin kaasuvirtauksen ” kanssa nopean jäähtymisen ja tuotteen saostumisen aikaan- '! ! saamiseksi.

• · • Tämän keksinnön kohteena on myös liuotinuuton käyt tö syklisten estereiden talteenottamiseksi tuotetta sisäl-; 30 tävästä virtauksesta. Esimerkiksi sykliset esterit voidaan ·., · ottaa talteen saattamalla tuotetta sisältävä virtaus kos- : ketukseen toisen liuottimen kanssa, johon sykliset esterit ovat liukoisempia kuin ensimmäiseen liuottimeen ja johon reagoimattomat aineosat ja oligomeerit ovat vähemmän liu- . v 35 koisia kuin ensimmäiseen liuottimeen. Tällaisia liuottimia 115459 33 ovat ksyleenit, metyyli-isobutyyliketoni, etyyliasetaatti, butyyliasetaatti, metyleenikloridi tai muut halogenoidut liuottimet.

Toisessa suoritusmuodossa nestefaasireaktiossa muo-5 dostuneet sykliset esterit voidaan ottaa talteen nestefaasista kuplittamalla inerttiä kaasua, kuten argonia tai typpeä nestefaasiin, edullisesti niin, että neste- ja kaa-sufaasien kosketuspinta on maksimissaan. Sykliset esterit, vesi ja reagoimattomat aineosat kulkeutuvat nestefaasista 10 kaasun avulla, joka tämän jälkeen kondensoidaan. Vesi ja reagoimattomat aineosat voidaan uuttaa syklisistä estereistä monilla menetelmillä, mukaanlukien kylmä vesipesu j a metyleenikloridi/natriumbikarbonaattiuuttaminen.

Edullisessa suoritusmuodossa tuotetta sisältävä 15 virtaus voidaan saattaa kosketukseen vesiliukoisen liuottimen, kuten asetonitriilin ja/tai tetrahydrofuraanin kanssa ja saattaa tämän jälkeen kosketukseen veden kanssa syklisen esterin saostamiseksi.

Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sykli-20 sen esterin talteenottamiseksi tuotetta sisältävä virtaus saatetaan kosketukseen vesipitoisen liuottimen kanssa läm- • ; Potiloissa, jotka ovat riittävän alhaisia syklisten este- ;* reiden hydrolysoimiseksi. Vesipitoinen faasi, joka on ; edullisesti vesi tai laimea emäs, uuttaa reagoimattomat [ 25 aineosat ja mitkä tahansa oligomeerit, jotka ovat liukoi- sempia vesipitoiseen faasiin kuin tuotetta sisältävän vir-*; tauksen liuottimeen, syklistä esteriä sisältävästä vir- • ’ tauksesta. Suoritusmuodossa laimea emäs voi olla laimea natriumbikarbonaattiliuos. Saatua syklistä esteriä sisäl-:. ; 30 tävää virtausta, joka tavallisesti sisältää orgaanista : liuotinta, kuten tolueenia, voidaan sitten käyttää huolel- ,, ; lisen kuivauksen jälkeen syöttövirtauksena polymerisointi- reaktiolle tai syklisen esterin kiteyttämislähteenä. Vesipitoinen faasi, joka sisältää reagoimattomia aineosia ja .· 35 oligomeerejä, voidaan kierrättää suoraan syöttövirtaukseen » 115459 34 niin, että vesifaasi edullisesti lämmitetään minkä tahansa oligomeerin hydrolysoimiseksi.

Syklisten estereiden talteenotto tuotetta sisältävästä virtauksesta voidaan myös toteuttaa käyttäen kalvo-5 erotusta. Esimerkiksi virtaus voidaan saattaa kosketukseen hydrofobisen kalvon kanssa, jonka läpi syklinen esteri voi kulkea, mutta reagoimattomat yhdisteet ja oligomeerit eivät. Esimerkkejä sopivista kalvoista ovat kaasua läpäisevät kalvot. Yhtenä kalvoerottamisen etuna on, että sykli-10 set esterit voidaan ottaa talteen sitä mukaa kun niitä muodostuu.

Vielä yhdessä talteenoton suoritusmuodossa sykliset esterit voidaan ottaa talteen sublimoimalla. Mikä tahansa liuotin tuotetta sisältävästä virtauksesta, jossa on myös 15 oligomeerejä ja ei-syklisiä esteriyhdisteitä, poistetaan ensin, esimerkiksi haihduttamalla jäännöksen muodostamiseksi. Olosuhteissa, joissa on riittävä kuumuus ja tyhjö, käsitellään jäännöstä kylmäloukun läsnäollessa niin, että syklinen esteri höyrystyy ja keräytyy sitten kylmälouk-20 kuun. Olosuhteet ovat sellaiset, että oligomeerit jäännöksessä eivät höyrysty ja höyrystyneet XA aineyhdisteet ei-: ; vät kondensoidu.

* , Tämän keksinnön toisessa suoritusmuodossa sykliset : esterit voidaan ottaa talteen tislaamalla, kuten jakotis- 25 laamalla tai kotislaamalla. Sopivassa syklisen esterin talteenottoprosessissa käytetään uuttavaa tislausta käyt- ! täen orgaanista liuotinta syklisen esterin höyrystymisen * · * helpottamiseksi. Liuotin höyrystyy siirtäen lämpöä tal- teenottoreaktioon ja edistäen syklisen esterin kotislausta

* I

>> l 30 liuottimen kanssa. Kuten aikaisemmin on kuvattu, tällainen ’ kotislausprosessi voi myös johtaa syklisten estereiden .; j lisämäärän muodostumiseen reagoimattomista aineosista syk- , , listä esteriä sisältävässä liuoksessa. Erityisen hyödylli nen liuotin on sellainen, joka on sekoittumaton syklisen ‘ 35 esterin ja oligomeerin (XnA) yhdisteiden kanssa. Eräs ko- t * » 115459 35 tislausliuottimien luokka, jolla on edullisia ominaisuuksia, ovat alkyylibentseenit, erityisesti ne, joiden kiehumispiste on yhtä suuri tai suurempi kuin syklisen esterin. Esimerkiksi, mikäli syklinen esteri on laktidi, edullisen 5 kotislausliuottimen kiehumispisteen tulisi olla noin 215 °C - n. 220 °C 60 torrissa. Edustavia edullisia alkyy-libentseenikotislausliuottimia ovat korkeammat alkyylibentseenit, kuten C10-C22-alkyylibentseenit, edullisesti C1i-C14-alkyylibentseenit ja edullisemmin dodekyylibentseeni 10 tai tridekyylibentseeni. Tislausliuottimet, joilla on do-dekyylibentseenin keskimääräinen koostumus, ovat myös melko sopivia käytettäviksi tässä keksinnössä. Näillä seka-liuottimilla aikaansaadaan tarpeellinen lämmönsiirto, ne eivät ole myrkyllisiä ja niitä on kaupallisesti saatavis-15 sa. Sivutuotejäännös, joka jää jäljelle syklisten esterei-den poistamisen jälkeen, sisältää oligomeerejä, jotka voidaan hydrolysoida X2A:n ja X2A:n rikastuttamiseksi. Kun tislaus on valittu erotusmenetelmä, tislauskattilan pohjia voidaan myös käsitellä lisättäviksi uudelleen prosessiin; 20 useimmin suositellaan hydrolyysin rikastuttamista X^illa ja X2A:lla.

; ; Tämä keksintö voidaan toteuttaa monilla menetelmillä lä, mukaanlukien panos-, puolijatkuva ja jatkuva menetel- ,v. ! mä, mutta rajoittumatta näihin. Reagoimattomat aineosat, 25 oligomeerit ja liuottimet voidaan kierrättää, erityisesti jatkuvassa prosessissa. Jatkuvan prosessin yhtenä etuna '1 on, että reagoimattomat aineosat, hydrolysoidut oligomee- ’· ’ rit ja liuottimet voidaan kierrättää, aikaansaaden korkei ta moolikonversioita XArsta syklisiksi estereiksi.

: 30 Koska tuotetta sisältävä virtaus voi sisältää suu- ria määriä X2A:ta, esimerkiksi jopa 50 paino-%, syklisen ,, ; esterin muodostusprosessi on erityisen sopiva käytettäessä , , kierrätysvirtausta, jossa on reagoimatonta XxA:ta, joka voidaan sekoittaa "make-up" XA:n kanssa prosessin syöttö-' · 35 virtausaineosien muodostamiseksi. Lisäksi oligomeerit voi- 115459 36 daan hydrolysoida lisäämällä vettä jakeeseen, josta syklistä esteriä on vähentynyt, ennen jakeen kierrättämistä syöttövirtaukseen. Kierrättäminen nostaa merkittävästi syklisten estereiden kokonaissaantoa; 90 %:n ylittäviä 5 kokonaismoolikonversioita syklisiksi estereiksi on odotettavissa käytettäessä tällaisia kierrätysmenetelmiä.

Kuvassa 1 on kuvattu syklisten estereiden muodostamiseksi jatkuvaa prosessia, jossa pääaineosat kierrätetään. Lohkokaavioprosessissa vesi poistetaan heterogeeni-10 senä atseotrooppina veden ja liuottimen (esim. tolueeni) välillä.

Syöttövirtauksen reaktiiviset aineosat 2, mukaanlukien XA, syöttövirtausaineosa säiliöstä 4 lisätään käsit-telyastiaan 6 yhdessä heterogeenisen atseotrooppisen 15 liuottimen 8 kanssa liuotinsäiliöstä 10. Syöttövirtauksen reaktiivisia aineosia 2 ja liuotinta 8 lisätään jatkuvasti astiaan 6 sopivissa suhteissa. Vapaa vesi reaktiivisista syöttövirtausaineosista 2 voidaan poistaa ennen reaktiivisten syöttövirtausaineosien 2 lisäämistä käsittelyasti-20 aan 6 tai vapaa vesi voidaan poistaa käsittelyn aikana reaktioastiassa 6. Kiinteää katalyyttiä 12 voidaan lisätä * : astiaan 6 tai sekoittuvaa katalyyttiä voidaan lisätä yh- j* dessä reaktiivisten syöttövirtausaineosien 2 kanssa.

: Käsittelyastia 6 kuumennetaan lämpölähteellä 14 25 lämpötilaan, joka on riittävä syklisen esterin muodostumisen edistämiseksi ja veden poistamiseksi atseotrooppina liuottimen kanssa. Höyrystyneen atseotroopin 16 annetaan I > » ’·’ ’ kulkea lauhduttimen 18 läpi, jossa heterogeeninen atseo- trooppi kondensoituu muodostaen orgaanisen ja vesipitoisen 30 faasin. Kaikki orgaanista liuotinta sisältävästä faasista 22 palautetaan (täydellinen palautus jäähdytys) käsittely-,, : astiaan 6. Vettä sisältävä faasi 24 poistetaan jätteenä ,· , 26. Vaihtoehtoisesti vähintäin osa vettä sisältävästä faa sista 28 voidaan käyttää oligomeerien hydrolysoimiseksi 1 1 5459 37 tuotejätevirtauksessa ja osa suodoksesta 30 kierrätetään syöttövirtaussäiliöön 4.

Tuotetta sisältävä virtaus 32, joka sisältää syklisiä estereitä, reagoimattomia aineosia, oligomeerejä ja 5 orgaanista liuotinta, poistetaan käsittelyreaktorista 6 sellaisella nopeudella, että syöttövirtauksen keskimääräinen viipymäaika käsittelyreaktorissa 6 on n. 3 - n. 4 tuntia. Tuotetta sisältävä virtaus 32 poistetaan edullisesti suunnilleen samalla nopeudella, jolla liuotin 8 ja syöttö-10 virtauksen reaktiiviset aineosat 2 lisätään käsittelyreak-toriin 6 niin, että ylläpidetään vakiotilavuus reaktorissa 6.

Tuotetta sisältävää virtausta 32 lisätään väkevöi-mislaitteeseen 34, jota kuumennetaan lämpölähteellä 36 15 poistamaan, edullisesti haihduttamalla tarkoituksenmukai sessa paineessa (esim. tyhjössä) suurin osa virtauksen liuottimesta. Haihdutetun liuottimen 38 annetaan kulkea lauhduttimen 40 läpi liuottimen kondensoimiseksi. Sitten kondensoitu liuotin kerätään liuotinkerääjään 42 ennen 20 kierrättämistä 44 liuotinsäiliöön 10. Mikäli tarpeellista liuotin liuotinkerääjässä 42 voidaan puhdistaa epäpuhtauksien poistamiseksi.

·' t Väkevöityä tuotetta sisältävä virtaus 46 voidaan : pitää virtauskerääjässä 48 ja kuumentaa lämpölähteellä 50 25 ennen kiteyttämistä. Syklisen esterin talteenottamiseksi kiteyttämällä väkevöity ja kuumennettu tuotetta sisältävä ; virtaus 51 siirretään kiteyttämispulloon 54, jota jäähdy- * ’ tetään jäähdyttimellä 56 syklisen esterin lisäkiteyttämi- sen edistämiseksi. Kiteyttämispullo 54 on tavallisesti 30 eristetty kylmän lämpötilan ylläpitämiseksi, joka vaadi-,·' taan kiteyttämiselle. Kiteyttämisen jälkeen kiteitä sisäl- ,, : tävä liete 58 suodatetaan suodattimen 60 läpi syklisten ,* esterikiteiden erottamiseksi liuottimesta, joka sisältää reagoimattomia aineosia ja oligomeerejä. Esimerkiksi voi-' 35 daan käyttää Biichner suppiloa kiteiden keräämiseksi. Ki- » 115459 38 teet voidaan sitten pestä kylmällä liuotinpesulla 62 ja kuivata uunissa 64, edullisesti tyhjössä 66. Sykliset es-terikiteet 68 voidaan sitten lisäpuhdistaa tai käyttää suoraan hydroksihappopolyestereiden valmistamiseksi.

5 Suodos 30, joka sisältää reagoimattomia aineosia, oligomeerejä ja liuotinta, kerätään keräysastiaan 70. Edullisessa prosessissa oligomeerit suodoksessa 30 hydrolysoidaan pääosin X1A:ksi tai X2A:ksi lisäämällä vettä 72 keräysastiaan 70 ja kuumentamalla lämpölähteellä 74. Vesi 10 72, jota lisätään keräysastiaan 70, voi sisältää jätevettä 28, joka poistetaan käsittelyreaktorista 6 atseotrooppi-sella tislauksella. Suodos 30, edullisesti hydrolysoitu, kierrätetään 76 sitten syöttövirtaussäiliöön 4.

Virtauskaavio tämän prosessin höyryfaasisuoritus-15 muodolle on kuvattu kaaviossa 2. Vesipitoista "make-up" LA syöttövirtausta 90 ja kierrätettyä LA virtausta 92 lisätään lämpöalueeseen 94, joka voi olla tislauskattila. Vesi tislataan tislauskattilasta 94 ja poistetaan putkessa 96 antamaan syöttövirtaus 98, jonka DP on 4 tai alempi ja 20 joka koostuu pääosin Luista ja L2A:sta. Riippuen kierrä-tysvirtauksen "make-upista", laktidi voidaan myös tislata, ja mikäli läsnä, voidaan ottaa talteen tislatusta vedestä ' liuotinuutolla.

• > · : Kuumennettu maitohapposyöttövirtaus 98 sekoitetaan » · 25 kuuman typpikantokaasuvirtauksen 100 kanssa, joka on kuu-mennettu korotettuun lämpötilaan, joka on riittävä osan *! LA:ta höyrystämiseksi syöttövirtauksesta ja annetaan sen ’ kulkea reaktoriin 102, joka voi sisältää katalyyttipedin, edullisesti gamma-alumiinioksidia, kuten tässä on esitet-: 30 ty.

*., · Reaktio-olosuhteet reaktorissa 102 valitaan niin, ... : että varmistutaan siitä, että höyrystynyt LA syöttövirtaus , . ja reaktorissa muodostunut laktidi ovat höyrytilassa. Läm pötila, joka on n. 150 °C - n. 250 °C, orgaanisen aineen 39 1 1 5459 10 - 50 paino-%:n määrä inertissä kantajakaasussa ja n. 10 torrin - n. 900 torrin paine on havaittu sopiviksi.

Höyrystynyt raaka laktidituotevirtaus 104 poistetaan reaktioalueesta 102 ja lisätään kerääjään 106, joka 5 edullisesti voi olla jäähdytetty sykloni, sentrifugi tai vastaava laitteisto. Laboratorio-olosuhteissa käyttäen syklonia -78 °C:ssa kiteinen massa, joka on kerätty välittömästi sisääntuloputken alapuolelta, oli laktidirikasta. Pyörre-erottimen 106 sisäpinta kaavitaan ja pestään kyl-10 mällä vedellä 108 ja sisällön annetaan kulkea putken 110 läpi erottimeen 112, jossa se jäähdytetään, sekoitetaan ja suodatetaan laktidituotteen poistamiseksi suodoksesta putken 114 kautta. Tavallisesti laktidi kuivataan tyhjössä fosforipentoksidin läsnäollessa voimakkaasti sitoutuneen 15 veden poistamiseksi. Poistokantokaasu kerätään putkesta 116 ja sen annetaan kulkea monien lukkojen kautta (ei esitetty) siinä olevan kondensoituvan aineen kondensoimiseksi. Suodos erottimesta 112 lisätään kierrätysvirtauksena 92 lämmitysalueeseen 34 syklisen prosessin lopuunviemisek-20 si. On ymmärrettävä, että monia keräys/erottamiskaavioita voidaan käyttää laktidituotteen erottamista varten.

: : Tämän keksinnön höyryfaasiprosessin toinen suori- tusmuoto on esitetty kaaviossa 3. Tässä suoritusmuodossa .1 : maitohappo "make-up" virtausta 132, typpikantokaasuvir- 25 tausta 134 ja kierrätysvirtausta 136 lisätään jatkuvasti höyrystimeen 138. Otaksutaan, että kahta tai useampaa ’! ! näistä virtauksista voidaan sekoittaa yhteen ennen lisää- * · ‘ mistä höyrystimeen 138. Virtaukset, jotka tulevat höyrys timeen 138, voidaan esilämmittää haluttaessa, tai typpeä

« I

*· : 30 voidaan lisätä määränä ja esikuumennettuna lämpötilaan, joka on riittävä maitohapposyöttövirtauksen ja kierrätys-: virtauksen höyrystämiseksi. Käytetään riittävää kuumuutta ,··, höyrystimessä 138 LjArn ja siinä läsnä olevan veden täy- * i ’’ dellisesti höyrystämiseksi. Pienet määrät L2A:ta ja kor- > » v » * » 40 115459 keampia oligomeerejä, riippuen höyrypaineesta, voivat myös höyrystyä.

Kantokaasun ja höyrystyneen maitohapon annetaan kulkea reaktoriin 140, jossa on katalyyttipeti, edullises-5 ti gamma-alumiinioksidikatalyytti. Ne höyrystymättömät korkeammat maitohappo-oligomeerit, jotka putoavat höyrystimen 138 pohjalle eivätkä syklisoidu tai hydrolysoidu höyrystettäviksi maitohapoiksi, siirretään hydrolysoijaan 142, jossa ne hydrolysoidaan antamaan kierrätettävä aine-10 koostumus, joka on L^A- ja L2A-rikastettu.

Raaka tuotevirtaus reaktorista 140 lisätään lauh-duttimeen 144, jossa reagoimaton LXA, laktidi ja vesi kon-densoidaan kantokaasusta. Kantokaasua käsitellään vesipe-surissa 146 ja kierrätetään prosessiin. Kondensoitu raaka 15 höyrytuotevirtaus lauhduttimesta sisältää tavallisesti n.

20 paino-% - n. 40 paino-% laktidia, n. 10 - n. 50 paino-% LA:ta ja n. 10 paino-% - n. 30 paino-% vettä. Pieniä määriä tai ei lainkaan L2A:ta ja korkeampia oligomeerejä havaitaan raa'assa tuotevirtauksessa. Laktidi otetaan tal-20 teen vedestä, samoin kuin reagoimaton LXA ja muut maitohapot, joita voi olla muodostunut reaktorin 140 jälkeen : j erottimessa 148, sopivalla menetelmällä, kuten kiteyttä- mällä laktidi kylmässä vedessä. Talteenotettu laktidi pes-.* : tään puhdistimessa 150 puhdistetun laktidin 152 talteen- 25 ottamiseksi.

Reagoimaton LA käsitellään maitohappoyhdisteiksi ja *! ! DP:ksi käsittelyreaktorissa 154, edullisesti LXA: n ja L2A:n * maksimoimiseksi. Käsitelty maitohappovirtaus yhdistetään hydrolysoijan 142 ulostulon kanssa antamaan kierrätysvir-: 30 taus 136.

*...· Seuraavat esimerkit kuvaavat kuinka tätä keksintöä ·; | on käytetty, mutta näitä esimerkkejä ei tulisi pitää kek- sintöä rajoittavina. Esimerkeissä 8-55 kaikki prosentit ja osuudet ovat painon mukaan, jollei toisin mainita ja * * 115459 41 kaikki yksiköt ovat metrijärjestelmässä, ellei toisin painokkaasti todeta.

Esimerkit Esimerkki 1 5 Tämä esimerkki kuvaa kykyä muodostaa laktidi käyt täen L-, D-maitohappoa syöttövirtauksena.

Noin 85 - 88 %:ista L-, D-maitohappoa (saatu

Kodak:ista) sekoitettiin tolueenin kanssa maitohappo/tolu-eenisuhteessa 10 : 190 (tilav./tilav.) 200 ml:n kokonais-10 määräksi antamaan syöttövirtaus, joka sisälsi n. 5 paino-% maitohappoa. 1 g katalyyttiä Dowex-50 H+ ioninvaihtohart-sia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyttäen kuu-mennusvaippaa. Kun seoksen lämpötila oli noussut noin 85 °C:seen, vapaa vesi poistettiin seoksesta atseotrooppi-15 na tolueenin kanssa (18 %:isen vesi/82 %:isen tolueeniat-seotroopin kiehumispiste oli 84,6 °C). Kun suurin osa vapaasta vedestä oli poistettu (n. 20 - n. 30 minuutin aikana), seoksen lämpötila jatkoi nousemista n. 110,7 °C:seen, joka on tolueenin kiehumispiste. Seoksen annettiin pysyä 20 n. 110 °C:ssa n. 72 tuntia laktidin muodostumisen maksimoimiseksi. Tolueeni poistettiin sitten seoksesta haihdut-: ; tamalla käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C - n.

, 50 °C. Kuivattu jäännös laktidia, maitohappoa ja oligomee- .*· : riä liuotettiin minimimäärään dietyylieetteriä, joka tar- 25 vitaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, joka on * _ lähellä dietyylieetterin kiehumispistettä (n. 40 ml - n.

50 ml). Laktidi kiteytettiin sitten liuoksesta inkuboimal- • · * la liuos n. 4 °C:ssa. Laktidin talteenotto (mooliprosent- tinen saanto, ts. talteenotetut laktidimoolit/teoreettinen : 30 laktidin kokonaismuodostuminen) oli n. 13 %. Tuotteen puh- • taus oli suurempi kuin 90 %, mahdollisesti jopa suurempi : kuin 95 %, kuten on osoitettu kiteiden sulamispisteellä (D- ja L-laktidin seos sulaa tavallisesti n. 20 °C:ssa). Lisäksi tuotteen HPLC analyysi antoi ainoastaan yhden pii-1 35 kin.

115459 42

Esimerkki 2 Tässä esimerkissä laktidi muodostettiin liuoksesta, jossa oli n. 5 paino-% L-maitohappoa.

Noin 85 %:ista lämmönkestävää L-maitohappoa (saatu 5 Pfhanstiehl:istä) sekoitettiin tolueenin kanssa maitohap- po/tolueeni-suhteessa 10 : 190 (tilav./tilav.) 200 ml:n kokonaismääräksi antamaan syöttövirtaus, jossa oli noin 5 paino-% maitohappoa. 1 g katalyyttiä Dowex-50 H+ ionin-vaihtohartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyt-10 täen vaippaa. Kun seoksen lämpötila nousi n. 85 °C:seen, vapaa vesi poistettiin seoksesta atseotrooppina tolueenin kanssa (18 % risen vesi/82 % risen tolueeniatseotroopin kiehumispiste on 84,6 °C). Kun melkein kaikki vapaa vesi oli poistettu (n. 20 - n. 30 minuutissa) seoksen lämpötila 15 jatkoi nousemista n. 110,7 °Crseen, joka on tolueenin kiehumispiste. Seoksen annettiin pysyä n. 110 “Crssa n. 24 tuntia laktidimuodostuksen maksimoimiseksi. Noin 2 mlrn näytteitä poistettiin useina hetkinä polymeroinnin aikana laktidimäärän ja maitohappo-oligomeerien määrän, joita oli 20 muodostunut reaktion aikana, määrittämiseksi.

Tolueeniliuotin poistettiin sitten seoksesta haih- j ; duttamalla käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C - n.

* ' * j\t 50 °C. Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jään- : nös liuotettiin minimimäärään dietyylieetteriä, joka tar- * * 25 vitaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, joka on I lähellä dietyylieetterin kiehumispistettä (n. 40 ml - n.

50 ml). Sitten laktidi kiteytettiin liuoksesta inkuboimal- * « ’* la liuos n. 4 °Crssa. Talteenotetut kiteet olivat vähin täin n. 90 % risesti puhtaita määritettynä kiteiden sula-! 30 mispisteen avulla ja HPLC analyysillä. L-laktidi sulaa n.

·, : 90 “Crssa - n. 98 “Crssa.

,, : Reaktion aikana poistettujen analyysinäytteiden , , tulokset on esitetty kaaviossa 4 ja taulukossa 1, jossa verrataan laktidin (LD) määrää ja LnAm määrää, joita oli > » 115459 43 muodostunut n. 24 tuntisen reaktion aikana, määritettynä HPLC analyysillä.

Taulukko 1 5

LnA:n kokonais-

Reaktioaika Laktidimuodostus muodostus (hrs) (mg/ml)* (mg/ml)* Ö 0 0 0,5 3,8 0,7 m 1 12.5 3>4 10 2 19 3 6,3 3 21 0 4 21.7 10i4 6 22,3 13>3 8 22,0 15t9 24 22,9 25,6 15 * Edeltävät numerot on saatu HPLC piikin integroinnista käyttäen reaktiotekijää, kuten edellä on kuvattu. Kokonaismäärä LnA:ta mg/ml:na on laskettu olettaen, että reak-tiotekijät LnArlle ovat samat kuin laktidille.

20

Taulukossa on esitetty tulokset mgroina laktidia tai LnArta, joita on muodostunut/ml liuotinta, samalla kun » * kaavio 4 kuvaa samoja tuloksia esitettyinä muodostuneen .* : laktidin tai LnArn moolijakeena reaktiossa. Myöhempänä 25 ajanjaksona (esim. 24 tunnin kohdalla) muodostuneen LnA:n I ja laktidin moolijakeiden summa on hiukan korkeampi kuin 1. Tämä tarkkuus voi johtua liuottimen haihtumisesta 24 * * * ’ tuntisen reaktion aikana tai reaktiotekijät, joita käyte tään LnA:n laskemiseksi HPLC tiedosta, voivat olla hiukan ; 30 erilaisia laktidin reaktiotekijästä.

: Laktidituotteen maksimimäärän muodostus tapahtui n.

, ; kolmen tunnin ja n. kuuden tunnin kuluttua reaktion alusta , , ja pysyi vakiona ainakin 24 tuntia reaktion käynnistämisen jälkeen. Maitohapot n. kolmen - n. kuuden tunnin jälkeen 35 reaktion käynnistämisestä olivat pääosin L3A, L4A ja L5A.

115459 44

Kasvavan koon oligomeerien muodostuminen jatkui ainakin 24 tuntia reaktion käynnistämisen jälkeen.

Maitohapon moolikonversio laktidiksi oli n. 50 %. 100 %:n moolikonversio kuvaa, että yksi aktiivimolekyyli 5 on muodostunut jokaista kahta maitohappo (LjA) molekyyliä kohden alkuperäisessä syöttövirttauksessa; esimerkeissä 2-7 kaikkien maitohappokoostumusten Pfhanstiehl maitohapossa oletetaan olevan LjA. Lakt idin talteenotettu saanto oli n. 25 %.

10 Esimerkki 3 Tässä esimerkissä testataan laktidin kyky tulla kiteytetyksi tolueenista.

Noin 85 %:ista lämmönkestävää L-maitohappoa (Pfhanstiehl) sekoitettiin tolueenin kanssa maitohappo/to-15 lueenin 10 : 190 suhteessa (tilav./tilav.) 200 ml:n kokonaismääräksi antamaan syöttövirtaus, jossa oli n. 5 pai-no-% maitohappoa. 1 g katalyyttiä Dowex-50 H* ioninvaihto-hartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyttäen lämpövaippaa kuten esimerkissä 2 on kuvattu. Reaktiota 20 jatkettiin n. 24 tuntia laktidin muodostumisen maksimoimiseksi, vaikka maksimi laktidisynteesi saavutettiin n. kolmen - n. kuuden tunnin kuluttua.

* t Sitten tolueeniliuotin poistettiin seoksesta haih- .* ; duttamalla käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C - n.

» » 25 50 °C. Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jäännös liuotettiin minimimäärään tolueenia (n. 20 ml), '! joka määrä tarvitaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilas- • sa, joka on lähellä tolueenin kiehumispistettä. Sitten laktidi kiteytettiin liuoksesta inkuboimalla liuos n.

: 30 4 °C:ssa. Talteenotetut kiteet olivat ainakin noin 90 %:isesti puhtaita ja mahdollisesti ainakin noin ; 95 % risesti puhtaita, kuten on määritetty kiteiden sula mispisteillä ja HPLC analyysillä.

Maitohapon moolikonversio oli n. 50 %. Laktidin \ .* 35 talteenotto oli n. 25 %. Tämä esimerkki osoittaa, että • ♦ f » 115459 45 laktidi voidaan kiteyttää ja talteenottaa tolueenista vähintäin yhtä hyvin kuin dietyylieetteristä. Vaikka tässä esimerkissä lähes kaikki alkuperäisestä tolueeniliuotti-mesta oli kokonaan poistettu, on keksinnön piirin mukais-5 ta, että poistetaan riittävästi tolueenia kunnes saavutetaan tilavuus, joka on tarkoituksenmukainen latidin ki-teyttämiselle.

Esimerkki 4 Tässä esimerkissä laktidi muodostetaan laimennetus-10 sa liuoksessa, jossa on n. 1 paino-% L-maitohappoa.

Noin 85 %:ista lämmönkestävää L-maitohappoa (Pfhan-stiehl) sekoitettiin tolueenin kanssa maitohapon ja tolu-eenin 2 : 98 suhteena 200 ml:n kokonaistilavuudeksi antamaan syöttövirtaus, jossa oli 1 paino-% maitohappoa. 1 g 15 katalyyttiä Dowex-50 H+ ioninvaihtohartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyttäen lämpövaippaa kuten esimerkissä 2 on kuvattu. Reaktiota jatkettiin n. 24 tuntia laktidin muodostumisen maksimoimiseksi, vaikka maksimi laktidisynteesi toteutettiin n. kolmen - n. kuuden tunnin 20 jälkeen.

Tolueeni poistettiin sitten seoksesta haihduttamal- • : la käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C - n. 50 °C.

» * I

{' t Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jäännös .* : liuotettiin minimimäärään tolueenia (n. 4 ml - 5 ml) halu- 25 tun jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, joka on lähel-^ lä tolueenin kiehumispistettä. Laktidi kiteytettiin sitten '! liuoksesta inkuboimalla liuosta n. 4 °C:ssa. Talteenotetut • · • * kiteet olivat ainakin n. 90 %:isesti puhtaita ja mahdolli sesti ainakin n. 95 %:isesti puhtaita määritettynä kitei-: 30 den sulamispisteillä ja HPLC analyysillä.

* * Maitohapon moolikonversio laktidiksi oli n. 50 %.

: Laktidin talteenotettu saanto oli n. 25 %. Täten maitoha- , , pon konversio laktidiksi on ainakin yhtä tehokas liuokses sa, jossa on n. 1 % maitohappoa kuin liuoksessa, jossa on '. · 35 n. 5 % maitohappoa.

115459 46

Esimerkki 5 Tässä esimerkissä laktidi muodostettiin liuoksessa, jossa oli n. 25 paino-% L-maitohappoa.

Noin 85 %:ista lämmönkestävää L-maitohappoa 5 (Pfhanstiehl) sekoitettiin tolueenin kanssa maitohappo/tolueenisuhteessa 50 : 150 (tilav./tilav. ) 200 ml:n kokonaistilavuudeksi antamaan syöttövirtaus, jossa oli n. 25 paino-% maitohappoa. 1 g katalyytti Dowex-50 <H+ ionin-vaihtohartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyt-10 täen lämpövaippaa kuten esimerkissä 2 on kuvattu. Reaktiota jatkettiin n. 24 tuntia laktidimuodostuksen maksimoimiseksi, vaikka maksimi laktidisynteesi toteutettiin n. 3 - n. 6 tunnin aikana.

Tolueeni poistettiin sitten seoksesta haihduttamal-15 la käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 “C - 50 °C. Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jäännös liuotettiin minimimäärään tolueenia (n. 50 ml), joka vaaditaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, joka on lähellä tolueenin kiehumispistettä. Sitten laktidi kitey-20 tettiin liuoksesta inkuboimalla liuosta n. 4 °C:ssa.

Maitohapon moolikonversio laktidiksi oli n. 25 %.

: ; Tässä kokeessa kiteytyminen oli heikkoa johtuen luultavas- j' ti suuresta oligomeerien pitoisuudesta näytteessä. Tämä ,·. : esimerkki yhdessä esimerkkien 2, 3 ja 4 kanssa tukee olet- 25 tamusta, että oligomeerin muodostumista edistävät väkeväm-! mät liuokset (esim. n. 25 % maitohappoa) kun taas syklisen / ; esterin muodostumista edistävät laimeammat liuokset (esim.

• * n. 1 % tai n. 5 % maitohappoa).

Esimerkki 6 : 30 Tämä esimerkki kuvaa kykyä muodostaa laktidia bent- seeniliuottimessa.

Noin 85 %:ista lämmönkestävää L-maitohappoa (Pfhan-stiehl) sekoitettiin bentseenin kanssa maitohappo/bentsee-nisuhteessa 10 : 190 (tilav./tilav.) 200 ml:n kokonaismää-’ ,· 35 räksi antamaan syöttövirtaus, jonka pitoisuus oli noin * 115459 47 5 paino-% maitohappoa. 1 g katalyyttiä Dowex-50 H+ ionin-vaihtohartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyttäen lämpövaippaa. Kun seoksen lämpötila oli noussut n. 69 °C:seen vapaa vesi poistettiin seoksesta atseotrooppina 5 bentseenin kanssa (8,8 % risen vesi/91,2 % risen bentseeni atseotroopin kiehumispiste oli n. 69,25 °C). Suurin osa vapaasta vedestä poistettiin (n. 20 - n. 30 minuutissa), seoksen lämpötila jatkoi nousemista n. 80,2 'Crseen, bentseenin kiehumispisteeseen. Seoksen annettiin pysyä noin 10 80 °Crssa n. 24 tuntia laktidin muodostumisen maksimoimi seksi, vaikka maksimi laktidisynteesi saavutetaan n. 3 -n. 6 tunnissa.

Bentseeniliuotin poistettiin sitten seoksesta haihduttamalla käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C - n. 15 50 °C. Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jään nös liuotettiin minimimäärään bentseeniä (n. 20 ml), joka vaaditaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, joka on lähellä bentseenin kiehumispistettä. Sitten laktidi kiteytettiin liuoksesta inkuboimalla liuosta n. 4 °Crssa. Tal-20 teenotetut kiteet olivat ainakin n. 90 % risesti puhtaita ja mahdollisesti ainakin n. 95 % risesti puhtaita kuten kiteiden sulamispisteellä ja HPLC analyysillä on määritet- ty· .·. : Maitohapon moolikonversio laktidiksi oli n. 50 %.

25 Laktidin talteenotettu saanto oli n. 25 %. Tästä esimer-kistä nähdään, että bentseeni toimi vähintäin yhtä hyvin kuin tolueeni atseotrooppisena liuottimena ja laktidin

• > I

'·’ kiteyttämisliuottimena.

Esimerkki 7 • * : 30 Tämä esimerkki kuvaa kykyä muodostaa laktidi ksy- leeniliuottimessa.

, Noin 85 %rista lämmönkestävää L-maitohappoa (Pfhanstiehl) sekoitettiin ksyleenin kanssa maitohap- * » po/ksyleeni-suhteessa 10 r 190 (tilav./tilav.) 200 mlrn • 35 kokonaismääräksi antamaan syöttövirtaus, jossa oli n. 5 > 115459 48 paino-% maitohappoa. 1 g katalyyttiä Dowex-50 H* ionin-vaihtohartsia lisättiin seokseen, jota kuumennettiin käyttäen lämpövaippaa. Kun seoksen lämpötila oli noussut 94 °C:seen vapaa vesi poistettiin seoksesta atseotrooppina 5 ksyleenin kanssa (40 %risen vesi/60 %risen ksyleeniatseo-troopin kiehumispiste oli n. 94,5 °C). Kun suurin osa vapaasta vedestä oli poistettu (n. 20 - n. 30 minuutissa) seoksen lämpötila jatkoi nousua n. 139,1 “Crseen, joka on ksyleenin kiehumispiste. Seoksen annettiin pysyä noin 10 139 “Crssa n. 24 tuntia laktidimuodostuksen maksimoimisek si, vaikka maksimi laktidisynteesi aikaansaatiin n. 3 -n. 6 tunnissa. Reaktion aikana liuos muuttui keltaiseksi, johtuen mahdollisesti siitä, että ksyleeni uutti pigmen-toidun yhdisteen Dowexista.

15 Ksyleeniliuotin poistettiin sitten seoksesta haih duttamalla käyttäen rotavaporia lämpötilassa n. 40 °C -n. 50 °C. Laktidin, maitohapon ja oligomeerien kuivattu jäännös liuotettiin minimimäärään tolueenia (n. 20 ml), joka vaaditaan jäännöksen liuottamiseksi lämpötilassa, 20 joka on lähellä tolueenin kiehumispistettä. Sitten laktidi kiteytettiin liuoksesta inkuboimalla liuosta n. 4 'Crssa.

• ; Talteenotetut kiteet olivat vähintäin n. 90 %risesti puh- j* taita ja mahdolisedsti ainakin n. 95 %risesti puhtaita : määritettynä kiteiden sulamispisteellä ja HPLC analyysil- 25 lä. Joka tapauksessa kiteet olivat väriltään vaaleankel-t täisiä.

’! , Maitohapon moolikonversio laktidiksi oli n. 50 %.

’ ’ Laktidin talteenotettu saanto oli n. 25 %. Tästä esimer kistä nähdään, että ksyleeni on tehokas liuotin, jossa ; 30 aikaansaadaan maitohapon korkea konversio laktidiksi, mut- ta joko ksyleeni tai reaktiolämpötila voi johtaa katalyy-: tin osittaiseen heikentymiseen.

,Jotta keltainen väri saataisiin pois laktidikiteis-/ tä 0,25 g talteenotettuja kiteitä sublimoitiin. Spesifi- ' ’ 35 sesti, kiteet kuivattiin astiassa, joka oli varustettu 115459 49 jäähdyttimellä, tyhjössä (n. 1 mm - n. 10 mm Hg:ssä). Säiliön pohja lämmitettiin, mikä mahdollisti laktidin höyrystymisen n. 90 °C:ssa. Höyrystetty laktidi kondensoitiin lauhduttimessa, jolloin saatiin talteen 0,16 g valkoisia 5 laktidikiteitä.

Esimerkki 8

Laboratoriomittakaavan reaktori on esitetty kaavamaisesti kaaviossa 5. Reaktori 170 on lieriö ruostumattomasta teräksestä ja sen leveys oli n. 5 cm ja korkeus n. 10 31 cm. Reaktori 170 oli varustettu alaseulapohjalla 172, joka voi myös olla seulapohjien sarja, ja yläseulapohjalla 174, jossa voi olla myös enemmän kuin yksi seulapohja. Katalyyttipeti 176 pantiin seulapohjan 174 päälle. Alempi tyhjä osa säiliössä seulapohjan 174 alapuolella mahdollis-15 ti lisäajan sen varmistamiseksi, että LA syöttö (tai LA:ta sisältävä syöttövirtaus) oli täysin höyrystynyt ennen kosketusta katalyyttipedin kanssa. Reaktori 170 varustettiin ala-kolmihaaralla 178 ja kuumennetulla ulosmenoputkella 180 höyryä sisältävän laktidin poistamiseksi. LA syöttö 20 syötettiin kolmihaaraan 178 putkea 182 pitkin. Typpikanto-kaasua syötettiin kolmihaaraan 178 putken 184 kautta. Koko • ; tämä asetelma pantiin hiekkahauteeseen, jota kuumennettiin ; halutun reaktiolämpötilan ylläpitämiseksi. Yleensä reak- , ; tiolämpötilan tulisi olla suurempi kuin n. 150 °C ja se ] 25 voi olla niinkin korkea kuin 250 °C n. ilmakehän painees sa. Tavallisesti reaktiolämpötilat n. 205 °C havaittiin ‘ ; hyväksyttäviksi. Noin 0,5 - n. 18 sekunnin viipymäajat ha- ** ’ vaittiin hyväksyttäviksi.

Esimerkki 9 • ·,, I 30 Kaaviossa 5 kuvattua koereaktoria modifioitiin niin, että seulapohja 172 oli 100 meshrin seulapohja, joka oli rinnakkain 16 mesh:in seulapohjan kanssa ja seulapohja • · ... 174 oli 45 meshrin seulapohja, joka oli 16 meshrin seula- pohjan yläpuolella. Katalyytti 176 sisälsi 1-12 meshrin 35 silikageeli/alumiinioksidikatalyyttiä (Akzo -LA-30-5P ka- so ^ 15459 talyytti). Typpivirtausnopeus säädettiin 1600 ml:ksi/mi-nuutti ja sitä sekä maitohapposyöttöä lisättiin reaktoriin 170 pinnan höyrynopeudella 0,12 ft/sekunti. Sisältöjen viipymäaika oli 2,8 sekuntttia. Kaupallista 85 %:ista mai-5 tohappoa (61 % I^Arta, 18 % L2A:ta, 5 % L3A:ta, 1 % L4A:ta ja 15 % vettä) joka oli laimennettu lisäämällä 11 paino-% vettä juuri ennen ajoa, syötettiin kolmiohaaraan 178 sekoitettavaksi typen kanssa virtausnopeudella 36,6 ml/tun-ti. Laktidi kerättiin hiilihappojäällä jäähdytettyyn syk-10 lonikerääjään, joka pestiin kylmällä vedellä ja suodatettiin. Laktidi kuivattiin ympäristön lämpötilassa fosfori-pentoksidin läsnäollessa. Käsittelyn jälkeen diatsometaa-nilla jäännös LA yhdisteiden muuttamiseksi niiden metyy-liestereiksi, laktidinäytteet analysoitiin kaasukromato-15 grafisesti. Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa:

Taulukko 2 LA Kaikki

Kumula- Peti- syöt- tuot- LD LD Vaihe tiivmen lampöt. to teet tuote saanto U (44701-90) aika (hr) (°C.) (g) (g) (g) (mooli-%) , , Tasapaino 1,8 206 75,5 53,2 8,46 ·, · 1 4,8 205 128,6 115,8 22,73 25,7 :· 2 8,1 204 141,1 130,6 28,31 30,1 • > , ‘ 25 * katalyytin painon lisäys: 21,8 g lukkojen sisällöt: 3,8 g ·; ; reaktori jäännös: 1,3 g t · '· ’ aineen kokonaistalteenotto: 94,6 paino-%.

: 30 Reaktorin alhaisempi kammio havaittiin tyhjäksi ja *»it: poistettu pohjakatalyytti oli uunikuiva. LD:n puhtaudeksi ... i saatiin 89 % vaiheessa 1 ja 92 % vaiheessa 2 ja se oli ...( valkoinen jauhe. Hiilimonoksidin muodostuminen oli 2750 ppm n. 2,5 tunnin kuluttua. Tämä vastaa n. 3.3 mooli-35 prosentin LA hajoamista. Saadun LD saannon suhde vaiheessa 1 1 5459

Oi 2 mooliprosenttisen LA hajoamiseen on 7,8 : 1. L-LD : me-so-LD painosuhde oli 51,8 : 1 valheessa 1 ja 34,1 : 1 vaiheessa 2.

Esimerkki 10 5 Esimerkin 9 yhteydessä kuvattu menetelmä toistet tiin käyttäen 85 %:ista maitohapposyöttöä ilman lisättyä vettä 32,9 ml/tunnissa ja samaa typpivirtausnopeutta käytettiin antamaan 3.0 sekunnin viipymäaika ja pinnan nopeus oli 0,11 ft/sekunti. Taltioidut tulokset on esitetty seu-10 raavassa.

Taulukko 3

Kumula- Peti- LA Kaikki LD LD

tiivi- lämpö- syöttö tuot- tuote saanto nen ai- tila teet 15 Vaihe ka (44853-9) (hr) Cc·) (g) (g) (B) (mooli-%)

Tasapaino 1,9 205 74,4 48,9 11,91 1 5,1 204 123,6 106,1 29,73 31,6 2 8,4 204 132,0 119,0 32,53 34,0

Ajon jälkeen 9,6 202 — 8,2 20 * katalyytin painon lisäys: 10,6 g : : lukkojen sisällöt: 1,32 g ·' , reaktori jäännös: 0,81 g * ; aineen kokonaistalteenotto: 89,4 paino-% 25

Kuten edellä esitetyistä taulukoiduista tuloksista ’! nähdään, vaiheessa 2 saatu laktidi (34 %) on korkeampi ' kuin esimerkissä 9 saatu. Laktidin prosentuaalisen tal teenoton havaittiin jatkuvasti nousevan kussakin vaihees-·’· 30 sa. Syötetyn aineen 89,4 %:inen kokonaistalteenotto oli \ ‘ alhaisempi kuin esimerkin 9 talteenotto. Kaksoisajoissa .. : ainesyötön kokonaistalteenotto oli 94,1 % mutta saatiin . , myös alhaisempia LD/CO suhteita.

Hiilimonoksidipitoisuudet olivat 3200 ppm 3,2 tun-35 nin jälkeen, 2750 ppm 5,1 tunnin jälkeen ja 2800 ppm 8,0 52 ^ 15459 tunnin jälkeen. Keskimääräinen CO-pitoisuus 3,2 ja 8 tunnin toiminnan jälkeen vastasi 3,2 mooliprosentin LA hajoamista. Saatu LD saanto vaiheen 2 aikana suhteessa hajonneeseen LA:hän mooliprosentteina oli 10,7 : 1. Vaiheista 1 5 ja 2 saatu laktidituote oli valkoinen jauhe. L-LD : meso-LD painosuhde oli 44,0 vaiheessa 1 ja 38,6 vaiheessa 2.

Vaiheen 1 suodos uutettiin metyleenikloridilla minkä tahansa liukoisen laktidin, joka vielä ei ollut hydrolysoitunut, talteenottamiseksi. Saatiin keltainen neste 10 rotavaporissa (5,4 g), joka ei muuttunut kiinteäksi 52 eC:ssa sen jälkeen kun metyleenikloridi oli poistettu. Kuitenkin jäähdytettäessä huoneenlämpötilaan tämä aine muuttui kiinteäksi valkoiseksi kidemäiseksi massaksi, joka sisälsi pieniä määriä keltaista nestettä. Tämä seos pes-15 tiin kylmällä vedellä antamaan 1,9 g valkoista kiinteää ainetta, joka analysoitiin ja sen havaittiin sisältävän 87,4 % L-laktidia ja 12,6 % meso-laktidia.

Esimerkki 11 Tämä ajo toteutettiin 5 mm:n katalyyttipellettien 20 tehokkuuden määrittämiseksi verrattuna 10 - 20 mesh:in katalyyttiin, jota käytettiin esimerkissä 10. Käytettiin ; : samoja olosuhteita kuin esimerkissä 10, paitsi että ·' , 85 %:isen maitohapon virtausnopeus oli 34,6 ml/tunti ja ; alempi 100 meshin seulapohja oli poistettu. Saatiin seu- 25 raavat tulokset:

Taulukko 4

Kaikki

Kumula- Peti- LA tuot- LD LD • ; : Vaihe tiivinen lämpöt.syöttö teet tuote saanto ; 30 (44853-2D aika (hr) (°C) (g) (g) (g) (mooli-%) ' . Tasapaino 2,0 205 84,0 58,5 15,34 1 5,2 206 127,2 111,1 25,91 28,8 .··. 2 V 204 108,6 87,7 2065 26,4 ’ : 3 11,0 220 136,8 142,6 43,49 44,6

Ajon jälkeen 11,8 217 ...... — : I 35 \ ! * katalyytin painon lisäys: 18,35 g; lukon sisällöt: 1,99 g; reaktorijäännös: 0,07 g aineen kokonaissaanto: 92,0 paino-% 115459 53

Noin 205 °C:ssa saadut laktidisaannot näyttävät pienentyvän ajan myötä vaiheissa 1 ja 2. Tämä käyttäytyminen on käänteinen verrattuna siihen, jota havaittiin käytettäessä pienempiä katalyytin partikkelikokoja esimer-5 keissä 9 ja 10 ja osoittaa vähennetyn katalyytin partikkelikoon potentiaalisen hyödyn.

Havaittu hiilimonoksidimuodostus oli 6000 ppm 1,5 tunnin kuluttua, 3650 ppm 4,8 tunnin kuluttua, 3550 ppm 6,3 tunnin kuluttua ja 9000 ppm 10,8 tunnin kuluttua. Sit-10 ten hiilimonoksidipitoisuus näytti vähenevän tasapainovai-heen jälkeen melkein vakioarvoon nimellisessä 205 °C:n petilämpötilassa. Laskettu hajonneen LA:n mooliprosentti oli 3,9 % vaiheiden 1 ja 2 aikana. Vaiheesta 2 saadun LD saannon suhde hajonneen maitohapon mooliprosenttiin oli 15 6,7 : 1.

7,7 tunnin toiminnan jälkeen n. 205 eC:ssa kata-lyyttipedin lämpötila nostettiin n. 220 °C:seen ja tämä lämpötila ylläpidettiin 3,3 tuntia. Tämän ajan kuluessa kerätyn aineen kokonaispaino oli 104 % tämän saman ajan-20 jakson aikana syötetystä aineesta. Vastaavasti tänä ajanjaksona havaittu 44,6 %:n LD saanto on korkea johtuen sii-j ',· tä, että osa kerätystä LD:stä on luultavasti peräisin osan j' aikaisemmasta vaiheesta, joka suoritettiin 205 °C:ssa, ts.

.·, ; laktidia, joka on muodostunut jäännösaineesta, jota oli .25 muodostunut katalyyttipedille aikaisemmin. Kuitenkin tässä ***! lämpötilassa saatua laktidisaannon ilmeistä kasvua kuvaa hiilimonoksidin valmistus, joka on todistus maitohapon ’·’ hajoamisesta. L-LD : meso-LD painosuhde on n. 42 vaiheille 1 ja 2, mutta ainoastaan 25,3 vaiheelle 3.

30 Kun ajo oli päättynyt, havaittiin alemmassa 16 .·' meshin seulapohjassa osittaista tukkeutumista. Täydellinen : hydrolyysi/höyrystyminen saavutettiin nähtävästi koska ,· , poistettu katalyyttipeti havaittiin uunikuivaksi. Tämä $ % tukkeutuminen tapahtui luultavasti jäähdytyksen aikana, ' 1 35 koska kaasun vastapaine ei noussut ajon aikana.

54 115459

Esimerkki 12

Reaktori täytettiin vaihtoehtoisella kerroksella 3 mm:n lasikuulia ja piidioksidi-alumiinioksidikatalyy-tillä, kuten esimerkissä 9 on kuvattu seuraavasti: lasia 5 125 ml; katalyyttiä 23 ml; lasia 160 ml; katalyyttiä 22 ml; lasia 70 ml; katalyyttiä 22 ml; ja lasia 70 ml ylhäältä alas. 85 %:ista maitohapposyöttöä syötettiin reaktoriin nopeudella 16,5 ml/tunti typpivirtauksella 800 ml/minuutti, jolloin viipymäaika oli n. 2,7 sekuntia 10 katalyyttipedissä ja pintanopeus oli 0,04 ft/sekunti. Reaktiolämpötila pidettiin 203 °C:ssa + 3 °C:ssa. Tuote pestiin kylmällä vedellä ja saostunut laktidi suodatettiin siitä. Sitten laktidi kuivattiin kuumentaen hiukan tyhjössä P205:n läsnäollessa. Suodos kerättiin ja altistettiin 15 tislaukselle riittävän vesimäärän poistamiseksi niin että aikaansaatiin maitohappopitoisuus, joka oli sama kuin 85 %:isen maitohapposyötön. Tämä tislattu suodos yhdistettiin sitten 85 %:isen maitohapon kanssa ja kierrätettiin reaktoriin. Tämä toistettiin kolmelle reaktiovaiheelle; 20 kuitenkin käynnistysvaihe kärsi laitteistovuodoista, joten se poistettiin laskuista.

I : 537,7 g:n kokonaismäärä vesipitoista maitohappoa ·*., syötettiin ja 512,9 g tuotetta kerättiin, jolloin saatiin ; talteen 95,4 %. Tämä saanto käsittää 17,3 g ainetta, joka 25 oli lasihelmien alemmassa kerroksessa, analysoitiin ja ·, havaittiin olevan pääosin L3A:ta.

Laktidisaanto oli n. 78 % (korjattuna lasihelmissä i » ' olevalla aineella). L-laktidi : mesolaktidi painosuhteen havaittiin olevan n. 95 : 5 yhdistelmä laktidituotteelle.

30 Pestyä LD oli n. 98 %:isesti puhdas ja sisälsi vähemmän

f I

kuin n. 2 % L2A:ta. D-laktidipitoisuuden havaittiin olevan ·; ; alle havaintorajan LD tuotteessa, joka oli eristetty vii- meisestä kierrätyksestä.

t 115459 55 Tämä esimerkki kuvaa kykyä joka huomattavasti parantaa laktidin saantoja kierrätysprosessissa samalla välttäen huomattavat kasvut LD rasemoinnissa.

Esimerkki 13 5 Tässä ajossa 85 %:isen maitohapon (39,3 ml/tunti) annettiin kulkea reaktoriin, joka sisälsi pedin, jossa oli Amberlyst-15 happo ioninvaihtohartsia, jota pidettiin nimellisessä 215 eC:n petilämpötilassa. Typpivirtausnopeus oli 1580 ml/minuutti, viipymisaika oli 209 sekuntia, mai- 10 tohapposyöttö muodosti 26,3 paino-% kokonaissyötöstä ja pintanopeus reaktorin läpi (esimerkin 11 seulapohjaraken-ne) oli n. 0,11 ft/sekunti. Tulokset on esitetty seuraa-vassa taulukossa: 15 Taulukko 5

Kumula- LA Kaikki Raaka LD CO

Vaihe tiivinen syöttö tuotteet LD saanto saanto (44934-25) aika (hr) (g) (g) (g) (mooli-%) (mooli-%) 20 Tasapaino 1,7 74,4 36>5 ei q 1 3,7 92,4 46,9 ei 0 95 . ^ W,0 28,3 pieniä — 95 * · määriä • » .·, : Tämä voimakkaasti hapan ioninvaihtohartsi antoi ♦ .

25 häviävän pieniä määriä laktidia ja maitohapon melkein kvantitatiivisen hajoamisen hiilimonoksidiksi (ja oletet-; tavasti asetaldehydiksi). Katalyyttipedillä oli alunperin * ’ hyvin suuri eksotermi (25 °C). Nämä tulokset ovat yhdenmu kaisia tulosten kanssa, jotka saatiin käyttäen Bronsted 30 katalyyttiä (fosforihappoa Kieselguhrilla), jolloin ha-vaittiin, että maitohapolla ei ollut juuri mitään taipumusta muodostaa laktidia.

Esimerkki 14 * » Tässä ajossa 85 %:ista maitohappoa (36,8 ml/tunti) ‘ 35 syötettiin reaktoriin, jossa oli 10 - 12 %:ista molybdee- > » 115459 56 ni(VI)oksidia gamma-alumiinioksidissa (10 - 20 mesh) pidettynä nimellisessä 203 eC:n petilämpötilassa. Typpivir-tausnopeus oli 1580 ml/ minuutti, viipymäaika oli 3,0 sekuntia, orgaanisten aineiden painoprosentti syötössä oli 5 25,2 paino-% ja pintanopeus oli 0,11 ft/sekunti läpi ajon.

Tulokset on esitetty seuraavassa:

Taulukko 6 j^q Kumula- LA Kaikki Raaka LD LD CO LD saanto tiivi- syöt- tuot- LD puht. saanto saantoCO saanto

Vaihe nen ai- tö teet (pai- L-LD/ (moo- (moo- (44934-38) ka (hr) (g) (g) (g) no-%) m-LD li-%) li-%)

Tasapaino 15 66,0 45,5 6,4 1 4.0 120,0 95,3 19.8 96 5 37.6 22.6 3,6 6.3 2 6,0 87,6 76,4 15,87 92,9 37,7 23,5 3,6 6,5 . c Ajon jälkeen 7i° —il- -£*2- 15 J 273,6 222,5 katalyytin painon nousu: 12,6 g (8,6 %) lukkojen sisällöt: 7,63 g reaktorijäännös: maitohapon sisääntuloputki, joka oli täy-20 tetty LnA:lla jäähdyttämisen jälkeen aineen prosentuaalinen talteenotto: (242,8/273,6) (100) = • i 88,8 % hiilimonoksidi: 3500 ppm 3,0 tunnin kuluttua ,·. 3500 ppm 5,5 tunnin kuluttua , 25 9 °C:n alkuperäinen eksotermi laski 1 °C:seen ajon ' lopulla. Havaitut laktidisaannot ja LD/CO suhteet olivat alhaisempia kuin edellä kuvatuille piidioksidi/alumiini-

• · I

‘ oksidikatalyyteille havaitut.

Esimerkki 15 • » ί : 30 Tässä esimerkissä 85 %:ista maitohappoa (36,7 ·,, ml/tunti) syötettiin reaktoriin, jossa oli esimerkin 11 . seulapohjarakenne ja joka sisälsi 10 - 20 meshin gamma- alumiinioksidi/plidioksidia (93 : 7, vastaavasti), ja pidettiin nimellisessä 205 °C:n petilämpötilassa. Typpivir-35 tausnopeus oli 1596 ml/ minuutti, viipymäaika oli 3 sekun- 115459 57 tia, orgaanisen aineen prosentuaalinen paino syötössä oli 25 % ja pintanopeus oli 0,11 ft/sekunti. Saatiin seuraavat tulokset: 5 Taulukko 7

Kumula- Kaik- Raa- LD LD CO

tiivi- LA ki ka puh- saan- säälinen ai- syöt-tuot- LD taus to to

Vaihe ka tö teet (pai- L-LD/ (moo- (moo- LD saanto (44934-46) (hr) (g) (g) (g) no_%) m_LD li-%) li-%) CO saanto 10 Tasapaino 1,5 67,2 32,2 6,37 1 4,0 108 0 90,4 23,74 100 23.1 32,0 2.78 11,5 7 6.5 105,6 92,7 18,76 100 44,9 26,0 1,74 14,9

Ajon jälk. 7,5 --- 7,3 ' ' > ’ 1 280,8 222,6 katalyytin painon lisäys: 33,93 g (33,0 %) 15 lukkojen sisällöt: 2,10 g reaktorijäännös: LnA alemmassa T-kappaleessa (ei punnittu) aineen prosentuaalinen kokonaissaanto: (258,6/280,8) (100) = 92,1 % hiilimonoksidi: 2700 ppm 3,0 tunnin kuluttua 20 1700 ppm 5,4 tunnin kuluttua , ; Alkuperäinen 15 °C:n eksotermi laski ja reaktio oli 2 °C:ssa endoterminen ajon lopussa. Vaikka LD:n saanto ; putosi vaiheen 2 aikana, huomattava CO:n pudotus aiheutti 25 korkean LD/CO suhteen.

Esimerkki 16 Tässä ajossa, jossa käytettiin reaktoria, jossa oli alhaalla ainoastaan yksi 16 meshin seulapohja ja ylhäällä 42 meshin seulapohja, 85 %:isen maitohapon (35,0 ml/tunti) 30 annettiin kulkea reaktorin läpi, jossa oli 10 - 20 mesh 99 %:ista gamma-alumiinioksidia (alfa, 90 m2g) ja jota pi-, dettiin 204 °C:n nimellisessä petilämpötilassa. Tässä ,· ajossa typpivirtaus oli 1580 ml/minuutti, viipymäaika 3,03 sekuntia, orgaanisen aineen prosentuaalinen paino-osuus 58 115459 syötössä oli 24,3 % ja pintanopeus oli taas n. 0,11 ft/se-kunti. Saatiin seuraavat tulokset:

Taulukko 8 5

Kumu- Kaik- Raa- LD

latii- ki ka puh- LD CO

vinen LA tuot- LD taus saan- saan- aika syöt- teet (pai- to to

Vaihe tö no- L-LD/ (moo_ (moo- LD saanto 1Q (45022-2) (hr) (g) (g) (g) %) m_LD li-%) li-%) CO saanto

Tasapaino 1,5 62,4 37,52 9,54 1 4,0 104,4 89,55 22,87 97,6 31,5 30,4 0,32 94,4 2 6,5 105,6 91.93 22,39 98,7 46,0 29,7 0,42 70,0

Ajon jälk. 7^5 _Zi99 272,4 227^0 15 lukkojen sisällöt: 5,92 g katalyytin painon lisäys: 23,88 g (18,3 %) alemmista syöttöputkista saatu jäännös: 1,66 g prosentuaalinen kokonaissaanto: (258,5 g/272,4) (100) = 94,9 % 20

Vaiheiden 1 ja 2 suodokset uutettiin metyleeniklo-: ; ridilla yhden tunnin sisällä muodostuksesta antamaan seu- raavat määrät laktidia: 25 Taulukko 9 ’LD LD LD:n ’ Näyte Puh— saan— koko— Päino—^ taus nais— LD.n kokonais— (pai- L-LD/ (moo- saanto koostumus

I I , 30 Näyte (g) no-%) m-LD li-%) (mooli-%) %L-LD %m-LD

.* . Vaiheen 1 uutto 2 74 91,8 5.11 3.7 34 1 95 5 4 5 ' ' Vaiheen 2 uutto 3,55 92,5 4,06 4,4 34,1 95,6 4,4 hiilimonoksidi: 300 ppm 3,0 tunnin kuluttua 35 400 ppm 5,7 tunnin kuluttua > > 115459 59

Alkuperäinen 12 °C:n eksotermi aleni 1 °C:seen 2,5 tunnin kuluttua ja sitä ei ollut viiden tunnin kuluttua. Tämän katalyytin tarkoituksena on erottaa molybdeeni(VI)-oksidin suhteellinen vaikutus suhteessa alumiinioksidiin 5 esimerkistä 14. Tärkeitä olivat suhteellisen korkeat lak-tidisaannot, jotka saatiin ja erityisesti korkeat LD/CO suhteet, jotka olivat yhtä kertalukua suuremmat kuin millä tahansa katalyytillä aikaisemmin havaitut. Nämä ja esimerkissä 15 saadut tulokset osoittavat, että pienet piidiok-10 sidimäärät huomattavasti vähentävät LD/CO suhdetta käytettäessä alumiinioksidi/piidioksidikatalyyttiä. Alumiiniok-sidikatalyytti yksinään vaikuttaa olevan parempi katalyytti verrattuna alumiinioksidi/piidioksidiseoksiin.

Suodokset vaiheista 1 ja 2 uutettiin metyleeniklo-15 ridilla heti sen jälkeen kun laktidipesut oli tehty liuoksessa jäljelläolevan laktidin talteenottamiseksi. Koko-naislaktidisaannot (saatu alkuperäisestä pesu/suodatuk-sesta, mitä seurasi suodoksen uuttaminen) molemmista vaiheista on sama (34,1 %) ja L-LD : meso-LD kokonaissuhteet 20 ovat samoja (95,5 : 4,5 vaiheelle 1 sekä uutteelle ja 95,6 : 4,4 vaiheelle 2 sekä uutteelle).

• : Esimerkki 17 • » · » ·*·,, Tässä esimerkissä käyttäen esimerkin 16 reaktori- : rakennetta, annettiin 85 % risen maitohapon (35,3 ml/tunti)

• I

25 kulkea reaktorin läpi, jossa oli 3 mmm boorisilikaatti-lasihelmiä (pesty vedellä ja asetonilla) pidettynä \! 203 °C:n nimellisessä petilämpötilassa. Tämän ajon aikana * ' typpivirtausnopeus oli 1580 ml/minuutti, viipymäaika oli 1,15 sekuntia lasihelmien ontelotilavuudessa, orgaanisten :: : 30 aineiden painoprosenttiosuus syötössä oli 20,44 % ja pin- ·,. tanopeus oli n. 0,11 ft/sekunti. Saatiin seuraavat tulok set : 115459 60

Taulukko 10

Kumu- Kaik- LD LD CO

latii- LA ki Raa- puh- saan- saan- vinen syöt-tuot- ka taus to to 5 Vaihe aika tö teet LD (pai- L-LD/ (moo- (moo- LD saanto (44934-73) (hr) (g; (g) (g) no-%) m-LD li-%) li-%) CO saanto

Tasapaino 1,0 44 4 35 94 i 83 1 3,0 87,6 /1,97 5,72 96,4 240 8,9 i 01 fc890,0 A/onjälk. 10°'B ?i'iJ W'5 190 670> ' 232^ Ιΐ^Τ 10

Jotkut lasihelmet olivat kiinnittyneet reaktorin seinämiin ja ne pestiin vapaiksi asetonilla. Suurin osa helmistä tuntui tahmeilta. Helmien painon lisäys (pesun jälkeen): 0,15 g 15 lukkojen sisällöt: 13,94 g

LnA, joka tukki maitohapposyöttövirtauksen ja alemmat liittimet jäähdyttämisen jälkeen, ei punnittu aineen prosentuaalinen kokonaissaanto = (226,04/232,8) (100) > 97,1 % 20 hiilimonoksidi: < 10 ppm 2,1 tunnin kuluttua 20 ppm 4,1 tunnin kuluttua Noin 2 eC:n eksotermi oli läsnä läpi ajon.

’ , Joillakin helmistä oli tahmea pinnoite, mikä viittaa sii- ‘ ; hen että oli tapahtunut maitohapon oligomerisointia lasi- ,25 pinnoille.

Lasihelmien käyttö ilman mitään katalyyttiä aiheutti alhaisia LD-saantoja vaikka paljon korkeampia L-LD : meso-LD suhteita ja LD/CO-suhteita saatiin verrattuna muihin testattuihin katalyytteihin.

30 Esimerkki 18 ' Tässä esimerkissä annettiin 85 %:isen maitohapon • (35,1 ml/tunti) kulkea tyhjän reaktorin (ei lasihelmiä tai . , katalyyttiä) läpi n. 201 eC:n lämpötilassa. Tämän ajon aikana typpivirtaus oli 1540 ml/sekunti, viipymäaika oli 35 10,4 sekuntia, orgaanisen aineen prosentuaalinen paino- 115459 61 osuus syötössä oli 24,8 % ja pintanopeus oli 0,11 ft/se-kunti. Tässä kokeessa ei käytetty mitään tasapainotusjaksoa. Saatiin seuraavat tulokset: 5 Taulukko 11

„ J, LD LD CO

Kumu- Kaik- daa_ im ta Γ7 puh- saan- saan- latii- LA ki ka , ka taus to to

Vaihe aika0 to° teet” LD Cpai- L-LD/ (moo- (moo- LD saanto (44934-70) (hr) (g) (g) (g) ho-% m-ED li-% li-%) CO saanto 10 4 129,6 111.3 13,06 74.7 154 11.0 <0,01 >1100 raaja koko 7 / / / ' ' ajolle lukkojen sisältöjä ei punnittu ei punnittu LnA:ta, joka oli tukkinut alemman T-kappaleen 15 ja maitohapposyöttöputken sulkemisen jälkeen aineen prosentuaalinen kokonaistalteenotto > 85,9 % hiilimonoksidi: 10 ppm 2,5 tunnin kuluttua

Ei havaittu mitään selvää eksotermiä tämän ajon aikana. Laktidisaannot olivat suunnilleen samoja kuin esi-20 merkin 17 lasihelmiajossa, mutta LD/CO suhde oli huomattavasti kasvanut. Alhainen laktidipuhtaus, joka oli 74,5 %, : : johtui siitä, että käytettiin normaalia alempaa kylmän ·*,, veden määrää johtuen saadun laktidin suhteellisen pienestä < : määrästä.

• r I

• > 25 Tärkeintä oli kuitenkin osoittaa, että vesipitoinen LA voidaan muuttaa LD:ksi ilman katalyyttiä tai kiinteää ’!!! pakkausainetta reaktorissa niin, että LD syöttö pysyisi ’ höyryfaasissa korkeassa lämpötilassa. Vaikka LD saannot

ovat alhaisia, selektiivisyys LD-muodostukselle verrattuna : 30 sivutuotemuodostukseen (mitattuna hyvin korkeana LD/CO

* suhteena) ja LD-rasemoinnin puute (mitattuna korkeana L- . : LD : meso-LD suhteena) näyttää olevan maksimoitu. Katalyy- . , tin, kuten alumiinioksidin vaikutus parantaa LD saantoja, vaikka kohonneen CO sivutuotemuodostuksen ja LD rasemoin-35 nin kustannuksella. Silikageeli ja muut katalyytit paran- 115459 62 tavat myös LD saantoja, vaikka ne voivat kasvattaa CO sivutuotteen muodostumista huomattavasti. LD saannon maksimointi tai LD selektiivisen konversion maksimointi ja LD rasemoinnin kontrolloiminen voidaan aikaansaada valitse-5 maila katalyytin läsnäolo ja tyyppi ja lämpötila.

Esimerkki 19 Tässä ajossa toistetaan esimerkin 18 tyhjä reakto-riajo, paitsi että käytetään esimerkin 16 reaktoriseula-pohjarakennetta. Tässä ajossa 85 %:ista maitohappoa (34,0 10 ml/tunti) syötettiin tyhjään reaktoriin, jota pidettiin 204 °C:ssa. Typpivirtausnopeus oli 1580 ml/sekunti, viipymäaikaa oli 10,2 sekuntia, orgaanisen aineen prosentuaalinen paino-osuus syötössä oli 23,7 % ja pintanopeus oli n.

0,11 ft/sekunti. Saatiin seuraavat tulokset: 15

Taulukko 12

Kumu- Kaik- LD LD CO

latii- la ki Raa- puh- saan- saan- v .. vinen syöt- tuot- ka taus to to 20 i//ni/ a*ka , s teet LD (pai- L-LD/(moo- (moo- LD saanto (44934 92) (hr) (g) (g) (g) no-%) m-LD li-%) li-%) CO saanto

Tasapaino 1,0 40,8 38,83 1.07 1 3,0 84,0 70,78 5,92 97,3 280 9,7 <0,001 >880 0 ··, 2 6,0 120,0 104,05 10,89 100* 206 12,9 <0,001 >1170,0 : Ajon jälk. 7)0 -- 3*98 ' ' .·. 244;8 217;6 \:| 25 *!!’. Lukkojen sisällöt: 16,88 g 1 Koko maitohapposyöttölinja tukkeutui LnA:lla ajon jälkeen.

Arvioitu paino: 8,0 g : 30 Alemmassa T-kappaleessa oli pieniä määriä oligomeeristä : ' LnA: ta | Aineen prosentuaalinen kokonaissaanto: (242,5/244,8) , . (100)>99,1 %

Vaiheen 2 suodos (n. 18 tunnin jälkeen -5 °C:ssa) uutet-35 tiin metyleenikloridilla antamaan 2,47 g valkoista kiin- 115459 63 teää ainetta, joka analysoitiin ja sen havaittiin olevan 90,5 %:isesti laktidia L-LD/meso-LD suhteella, joka oli 285. Tämä aiheuttaa 2,6 %risen lisä laktidisaannon antamaan laktidin kokonaissaannoksi 15,5 % jakeesta 2.

5 Hiilimonoksidi: < 10 ppm 2,2 tunnin jälkeen < 10 ppm 4,7 tunnin jälkeen Taaskaan ei havaittu mitään eksotermiä. Näistä tuloksista nähdään, että saavutettiin hyvin korkeita LD/CO ja L-LD : meso-LD suhteita kuten esimerkissä 18, mutta 10 myös kasvava laktidisaanto ajan myötä. Vaiheesta 2 saadun suodoksen uuttaminen antoi 2,47 g lisää kiinteää ainetta, joka analysoitiin 90,5 paino-%:ksi LDrtä. Tämä lisämäärä LDrtä kasvatti LDrn kokonaissaannon 15,5 %:ksi tässä vaiheessa. LD prekursorin oletetaan olevan pääosin L2A vesi-15 pitoisessa maitohapposyötössä, joka syklisoituu ja höyrystyy helposti (tai höyrystyy/syklisoituu) reaktoriolosuh-teissa. Käytettäessä katalyyttejä muodostunut lisälaktidi on luultavasti peräisin höyrystyneestä I^Arsta, joka muuttuu kemisorboidussa tilassa kemisorboiduksi L2A:ksi, joka 20 muuttuu LDrksi katalyytin pinnalla. Johtuen LDrn korkeasta höyrypaineesta verrattuna L2A:n vastaavaan, katalyytin pin-; nalle mudostunut LD poistetaan nopeasti ja selektiivisesti _ kuumalla kantokaasulla.

.·, : Hyvin korkeat L-LD : meso-LD suhteet ovat likimää- 25 räisiä arvoja koska meso : LD pitoisuus putosi pitoisuus-alueen alapuolelle, jota käytetään kalibrointitarkoituksia M varten. Kuitenkin nämä L-LD r meso-LD suhteet osoittavat, • ’ että tässä ajossa tapahtuu vähän tai ei yhtään rasemointia koska pienet meso-prosenttiosuudet ovat alueella, joka on

« I

: 30 ennustettavissa likimäärin 0,3 %:n D-LjArn reaktiosta, jota ·, · yhdistettä on läsnä kaupallisessa 85 %:isessa L-L^rssa.

: L-LD : meso-LD suhteen uuttovaiheessa 2 havaittiin olevan , , likimääräisesti 285 : 1, mikä osoittaa, että mesopitoisuus t » on niin alhainen, että tapahtuu pientä selektiivistä meso-.· 35 laktidin liukenemista.

115459 64 Nämä tulokset osoittavat edelleen, että LD voidaan valmistaa ilman katalyyttiä korkealla kokonaissaannolla, mikäli L3A kierrätystä käytetään. Lisäksi LD voidaan valmistaa ilman katalyyttiä vesipitoisen maitohapon, josta se 5 on johdettu, lähes täydellisellä konfiguraation säilymisellä.

Kun reaktori purettiin ajon päättymisen jälkeen, havaittiin että se oli pääosin tyhjä. Tosiasia, että 3,98 g ainetta haihtui viimeisen vaiheen aikana osoittaa, 10 että tämä ainemäärä luultavasti edustaa LA:n pysyvää tilavuutta reaktorissa jatkuvassa prosessissa. Tämän ajon aikana oli syötetty 244,8 g maitohappoa. Tosiasia, että tämä suhteellisen pieni määrä ainetta siirtyi helposti kerääjään ajon jälkeen osoittaa, että 85 %:inen maitohappo ja 15 tämä aines ovat melko höyrystyviä näissä reaktorin käyttö-olosuhteissa .

Esimerkki 20

Yhden litran kolmikaulapyörökolvi varustettiin mekaanisella sekoittimella, typpikuplituksella, suoralla 20 tislauksella jäähdyttimeen ja tyhjöulostulolla ja manomet-rillä. Pullo panostettiin 650 ml:11a (770,4 g) kaupallista ; 85 %:ista L-maitohapposyöttöä ja kuumennettiin 120 [’ 130 °C:ssa sekoittaen ja typpikuplittaen. Vesi tislattiin .* : alunperin käyttäen vesi-imua ja tyhjöpumppua käytettiin 30 25 torrissa ja alemmassa paineessa. Alikvootit poistettiin kuumentamisen aikana ja DP analysoitiin titraamalla. Mety- '! ' loinnin jälkeen diatsometaanilla alikvootit analysoitiin • · ‘ kaasukromatografisesta (GC) L^in, L2A:n, L3A:n, L4A:n ja LD:n prosenttiosuuksien selville saamiseksi. Tulokset on ’ · 30 esitetty seuraavassa taulukossa 13.

• > • * * t · » • * * • t 115459 65

Taulukko 13 DP(a) Koostumus paino-% (b) Tislaus L,A LjA LjA l4A LO CC.) (torr) 5 _,--- 1.29(C) 75.4 20,1 3,3 0/3 1,3 1.44 49,0 265 11,5 2,2 3,3 120-130 400-210 1,59 27,8 27.8 20 2 10.3 8,6 150 90 1 ,99 11,8 16,7 14,4 e,8 18,4 155 153 2,01 12,3 14,0 13,8 9,8 19,0 160 β5 2,07 8,3 6,0 15,0 15,0 27 9 175 30 2,63 2,1 0,7 1,0 0,8 14,7 ie5(d) 30(d) 24,0 0,4 1,4 0,6 0,4 11,5 1C5(d) 10(d) 10 (a) titraus KOHrlla (b) metyyliestereiden kaasukromatografia (c) L-maitohapposyöttö (d) pidennetty (yön yli) tislaus 15 Kuten edeltävistä taulukoiduista tuloksista näh dään, LD muodostumisen huippu tapahtuu DP:ssä n. 2. Tämä huippu LD muodostus saavutettiin suhteellisen lievissä tislausolosuhteissa tavalliseen tapaan. Mikäli pullon sisällöstä edelleen poistetaan vettä korkeammiksi DP arvoik-20 si, LD:tä alkaa nähtävästi tislautua.

Esimerkki 21 ·,; j Säiliö, jossa oli maitohappoa, jonka DP oli n. 2 j ' , (määritettynä HPLC:llä), valmistettiin lisätislauskokeita ; varten tislaamalla, kuten taulukossa 14 on kuvattu. Näin 25 saatiin yleinen lähtöpiste, josta tislausparametrejä voi-daan muuttaa systemaattisesti .

_ Kuten taulukosta 15 nähdään, valittiin korkea n.

200 °C:n lämpötila, koska sen odotettiin suosivan renkaan-sulkemista laktidin muodostamiseksi enemmän kuin oligo-·'·; 30 merisointireaktioita, johtuen renkaansulkemisen korkeam-

• I

'· ' masta aktivointienergiasta. Käytettiin yleistä tislausno- ·: : mogrammia 175 °C:n ja 30 mm:n olosuhteiden muuttamiseksi

: (kuvattu taulukossa 13 LD:n saamiseksi liuoksena, jonka DP

on 2,07) tarvittavaksi paineeksi 200 °C:ssa, jotta tämä , 35 seos jälleen kiehuisi (n. 85 mm).

* * 115459 66 Tässä esimerkissä kaikki laktidi, joka oli jäänyt jäähdyttimen pinnalle ja tislauspäähän, yhdistettiin aineen kanssa keräyspullossa ja laktidi ja muut aineet analysoitiin sekanäytteenä.

5 Tulokset taulukossa 15 osoittavat, että laktidipi- toisuus nestefaasissa nousi nopeasti 7,5 %:n huippuun (HPLC DP 2,54 - 3,54) nestefaasissa ja pieneni sitten samalla kun tislausta jatkettiin.

Käytetyissä olosuhteissa n. 60 % muodostuneesta 10 laktidista tislattiin ensimmäisen 30 minuutin aikana mieluummin kuin että se jätettäisiin reaktioastiaan. DP:n nopea kasvu liittyy luultavasti myös kasvaneeseen laktidi-muodostukseen, joka myös kävi läpi nopeat reaktiot LnA yhdisteiden kanssa Ln+2A yhdisteiden muodostamiseksi.

15 Laktidin kokonaismäärä, joka kerättiin tisleestä ja jota oli jäähdyttimessä tämän tislauksen aikana, oli n. 36,7 g. Lähes kaikki tästä laktidista näytti muodostuvan ensimmäisten 30 minuutin aikana tislauksessa, jolloin n. 40 ml tislettä kerättiin. Tämä havainto osoittaa, että 20 tislattiin laktidia, jonka puhtaus oli melko korkea.

Tulokset osoittavat, että suuria määriä laktidia ; ; voidaan muodostaa näissä olosuhteissa. Laktidin kokonais- t määrä, joka oli muodostettu tislaamalla (36,7 g) ja myös .·, : astiassa esiintyvä näytteen 46051-21-27 (n. 24 g) muodos- ,,, 25 tamisen jälkeen, oli n. 61 g. Tämä laktidimärä vastaa n.

*19 % laktidin teoreettisesta saannosta näytteestä 46051-15-14. Tämä määrä on edullinen verrattuna tuloksiin, jotka • ’ saatiin esimerkissä 20.

Esimerkit 22 - 31 • : 30 Astia liitettiin tislauskolonniin ja jäähdytettyyn keräysastiaan, syöttösuppiloon ja manistaattiin paineen : ylläpitämiseksi n. 50 - 60 torrissa. Esimerkin 20 erilais- » » , ten DP aineiden alikvootit tislattiin lisäämällä ne ti- ’·' poittain kuumennetusta suppilosta (145 °C) astiaan nopeas- 35 ti sekoittaen. Sulan astialämpötilaa seurattiin sisäisellä I l \ i · > 115459 67 termoelementillä ja astiaa kuumennettiin ulkoisella öljy-hauteella. Astian lämpötilaa vaihdeltiin ja tislausnopeu-det merkittiin. Ainemäärä, joka tislautui nopeasti, ts. useita tippoja/sekunti, punnittiin ja verrattiin astiaan 5 jääneeseen määrään. Tislauksille oli yleistä nopea tislaus jokaisen ajon alussa hidastuen lopuksi n. 1/5 :een alkuperäisestä nopeudestaan, ts. 1 tippa/2 - 3 sekuntia. Saadut tulokset on esitetty seuraavissa taulukoissa. DP:t määritettiin titraamalla.

10

Taulukko 16 Määrä(b) Tislaus(c)

Tislattu/Ei Lämpötila Tislaus-

Esim. DP(a) Tislattu (p-%) (°C) nopeus 22 1.29 67/16 200 nopea 23 1,44 49/42 193 nopea 24 1,59 39/58 220 nopea 25 1,99 52/48 197 hidas 26 1,99 54/46 225 nopea 27 1,99 43/65 215 hidas 28 2,07 15/76 202 normaali 29 2 63 pieni määrä tislau- 204 hyvin hidas 30 2.63 8/85 227 hyvin hidas 31 24,0 pieni määrä tislau- 204 hyvin hidas tui ; (a) titraus (b) lähtöaineen paino-%:ina (c) 50 - 60 torr.

' F »

Taulukko 17 25 Lähtö- L-LD(b)(p-%) • Esim. DP(a) aine Tisle Astia V : 22 1,29 1,3 1,1 18 5 23 1,44 3,3 1,4 25 5 24 1,59 β,6 18,8 26,1 . 26 1,99 184 43,5 13,2 : ; : 28 2,07 27,9 35 2 24;7 ‘ 30 29 2,63 H,7 12,7 7^1 : : 31 24,0 11,5 trace 5,8 i , (a) lähtöaineen polymeroitumisaste titraamalla > i (b) koostumusten GC analyysi diatsometaanimetyloinnin jäl-35 keen.

t 68 115459

Taulukossa 16 esitetyt tulokset osoittavat, että tarvitaan progressiivisesti kasvavia lämpötiloja LD:n tis-laamiseksi kun DP ja sulan viskositeetti kasvavat. Aineen määrä, joka tislautuu nopeasti, kasvaa alhaisemmalla 5 DP:lla, kuitenkin paras saanto ja puhtaus saadaan DP arvolla n. 2 määritettynä titraamalla. Tämä nähdään vertaamalla taulukon 16 tuloksia taulukon 17 tuloksiin, jossa näytteet analysoitiin. Nämä esimerkit osoittavat, että LD voidaan tislata nopeasti alhaisen DP:n aineista ja että 10 tämä nopeus on paljon nopeampi kuin aikaisemman alan oli-gomeerien krakkaus, jolloin DP:t olivat korkeampia kuin 5. Paras LD rikastaminen tapahtuu DP:ssä n. 2, jolloin se myös tislautuu nopeasti. Koska LD:n määrä tislauksen jälkeen ylittää LD:n määrän ennen tislausta, LD:tä muodostuu 15 tislauksen aikana, luultavasti renkaansulkemismekanismis-ta.

Esimerkit 32 - 34

Esimerkkien 28, 30 ja 31 ajot toistettiin, paitsi että 1 paino-% tina(II)oktoaattikatalyyttiä lisättiin läh-20 töaineeseen. Tulokset taltioitiin ja ne on esitetty seu-raavassa.

V ·

Taulukko 18 * * · 2g Katalyytin, Tislautui Tislaus- (b) kanssa/ (paino-%) nopeus Esim. DP(a) ilman ; 28 2,07 ilman 15 normaali '· 32 2,07 kanssa 17 nopea 30 2,63 ilman 8 hyvin hidas 33 2,63 kanssa 48 normaali . 31 24 ilman pieni määrä hyvin hidas j · go 34 24 kanssa 5 hyvin hidas * # ; (a) titrauksella • (b) 1 %:isella tina( II )oktoaatilla (c) paino-%reina lähtöainetta.

* 115459 69

Laktidin tislausnopeutta kiihdytettiin käyttäen katalyyttiä ainoastaan kun DP oli suurempi kuin 2 (määritettiin titraamalla) edellä taulukoitujen tietojen mukaisesti . Tämä on ymmärrettävää ottaen huomioon todennäköiset 5 kemialliset mekanismit. Tina(II)oktoaatin uskotaan toimivan lohkaisemalla korkeampien DP oligomeerien maitohapon pienemmiksi fragmenteiksi, jotka muodostavat laktidia, ja se on täten tehokas tässä DP menetelmässä. DP:ssä n. 2 mekanismi on luultavasti ensisijaisesti nopea renkaansul-10 keminen ilman katalyyttiä, jolla on vähän haitallisia vaikutuksia tislausnopeuksiin tässä DP:ssä. Tämän mukaisesti tavanomaiset katalyytit ovat tarpeettomia keksinnön neste-faasilaktidin valmistusprosessissa.

Esimerkki 35 15 Käytettiin laitteistoa osoittamaan yksikköoperointi jatkuvalle lisäykselle maitohapposyöttöä, jonka DP (mitattuna titraamalla) oli 2,02 ja jota syötettiin tislauskolonniin LD tuotteen muodostamiseksi, tislaamiseksi ja puhdistamiseksi. Pylvään lämpö saatiin kolonnin pohjassa 20 olevasta kiehutinnesteestä, joka palautusjäähdyttää aina 5-levyiseen Oldershaw kolonniin asti. Syöttö syötettiin : : kolonnin huippuun, jossa LD tislautui yhdessä kiehutinhöy- ryn kanssa. Lisää LD:tä muodostuu samalla kun syöttö per-: koloituu alaspäin kolonnissa. Lopuksi LnA oligomeerit (n 25 suurempi kuin 3) löytävät tiensä tislausastian pohjalle.

” ^ Vesi poistetaan kuumalla kondensaattorilla, joka hylkii ’!!! maitohappoa, palauttaen jälkimmäisen kolonniin. Aukko, * josta LD tislautuu, on alemmalla tasolla kuin se, josta vesi poistetaan. LD kerätään jäähdytettyyn jaekerääjään. i: : 30 Käytetty kolonnin pohjassa oleva kiehumisneste oli alkyylibentseeni (AB), jossa alkyyliosa on Cn-C14-isomee-; rien seos. Alkyylibentseenillä oli kiehumisalue 220 °C - , , 230 °C 56 torrissa senjälkeen kun pieni esitislausjae oli i * otettu pois. Alkyylibentseeni oli täysin sekoittumaton, 35 kuumana tai kylmänä, LD:n tai LnA:n kanssa. Kuuma virtaus

* I

t 115459 70 pidettiin sellaisena, että alkyylibentseeni tislautui samalla kun syöttöä lisättiin tipoittain nopeudella n. 17 -75 g/tunti.

Saatiin n. 3 - 4 paino-osaa raakaa LD tislettä al-5 kyylibentseeniosaa kohti. Pelkästään alkyylibentseeni tis-lautuu 215 - 220 °C:ssa 58 torrissa, kun taas samoissa olosuhteissa LD tislautuu 189 °C:ssa. Alkyylibentseeni ja laktidi tislautuvat yhdessä 165 - 177 °C:ssa 56 torrissa. Syötettyä DP2 ainetta kuumennettiin n. 80 - 120 °C:ssa ja 10 annettiin kulkea pienen teflonputken kautta järjestelmään. Syöttö imettiin järjestelmään tyhjöllä tai pumppaamalla käyttäen peristaalista pumppua. Nopeus määritettiin syötön lämpötilasta, sen viskoosisuudesta ja putken sisähalkaisi-jasta tai pumpun nopeudesta.

15 Maitohapposyöttö, jonka DP oli 2 (146,22 g), syö tettiin kolonniin kahden tunnin aikana. Kiehutin pidettiin lämpötilassa 222 - 224 °C ja paine pidettiin 94 torrissa. Kolonnin päälevy pidettiin n. 174 - 178 °C:ssa, LD:n pois-toaukon lämpötila oli n. 167 °C, syöttöastia pidettiin n. 20 80 - 90 °C:ssa ja teflonsyöttöputki pidettiin lämpötilassa 44 °C ja paine säädettiin 94 torriin koko kolonnissa käyt-j j täen manostaatteja, manometrejä, kylmäloukkuja ja tyhjö- pumppuja. Kahden tunnin kuluttua paine laskettiin 53 tor- · riin ja 51,82 g lisää syöttöainetta syötettiin pylvääseen • · 25 95 minuutin aikana. Tuotteet kerättiin kaksista paineolo- suhteista eri jakeina.

'!!, Ensin korkeamman paineen jae antoi 66,05 g tislet- ' tä, josta alkyylibentseeniliuotin dekantoitiin. Alempi faasi dekantointimenetelmästä antoi raa’an valkoisen ki- ·’·: i 30 teisen LD tuotteen, joka pestiin alhaisen kiehumispisteen

·,. * petrolieetterillä ja tyhjökuivattiin antamaan 49,53 g LD

: tuotetta. Samalla tavalla toinen, alhaisen paineen jae , , antoi 62,45 g tislettä ja 50,48 g raakaa LD:tä pesun jäi- > » keen petrolieetterillä alkyylibentseeniliuottimen poista-35 miseksi. Tislausastian pohjat jäähdytettiin ja alkyyli- * » i 71 115459 bentseeni (AB) dekantoitiin antamaan 94,33 g oligomeerisiä maitohappoja. Vesllauhdutin poisti 4,8 ml vettä. Aineen tasapaino laskettiin 200,6 %:iseksi.

Raaka laktidisaanto perustui L2A:n konversioon 5 LD:ksi 88,9 %risesti- teoreettisesta. Tällä perusteella raa'an LDrn kokonaissaanto oli 56,8 %. Kahden jakeen GC analyysi toteutettiin käyttäen alikvoottia diatsometaanil-la ja vertaamalla standardeihin. GC analyysit on esitetty seuraavassa.

10

Taulukko 19

Kaasukromatografia-analyysi (paino-%)

Aineosa Jee 1 Jae 2 15 L,A 36,3 19,0 L^A 3,0 4,6 LD 4 6,2 7 3,1

LjA 0 0 (<0,5) AB 3,4 1,2

Kokonaismäärä 93,9 97,9 20

LDrn kokonaissaannon ennen puhdistusta laskettiin : : olevan 34,6 %. Nämä tulokset osoittavat, että raaka LD

·*' , tuote, joka saatiin DP 2 syötöstä (määritettynä titraamal- .·. : la) voidaan altistaa jatkuvalle tislaukselle yhdessä tar- 25 koituksenmukaisen liuottimen kanssa LD tuotteen keräämiseksi.

’! Esimerkki 36 ‘ Esimerkin 35 menetelmä toistettiin, paitsi että 116,87 g DP 2,13 (titraamalla) syöttöä syötettiin 3,0 tun- • 30 nin aikana 53 torrin vakiopaineessa. Raaka LD kerättiin • * pesun ja kuivaamisen jälkeen ja painoi 73,43 g. Kun li- : säys oli tehty, toinen jae otettiin talteen, koska tis lausta jatkettiin toiset 1,0 tuntia. Toinen jae antoi 14,83 g raakaa LDrtä pesun ja kuivaamisen jälkeen. Ensim- 35 mäinen jae, jatkuvan lisäyksen aikana, oli 70,7 % teoreet- 115459 72 tisesta, ottamatta huomioon epäpuhtauksia ja toinen jae sisälsi 14,3 % teoreettisesta. Aineen tasapaino oli 103 % LA:lie ja alkyylibentseenille (AB). Molemmat jakeet analysoitiin GC:lla seuraavin tuloksin: 5

Taulukko 20

Kaasukromatografia-analyysi (paino-%)

Aineosa Jae 1 Jae 2 L,A 15,0 0

LjA 5,7 3,6 LD 63,5 78,7

LjA 0 0 AB 3,8 3,4

HzO 0,85 0,90 15

Kokonaismäärä 88,85 86,6

Tislausastian analyysi paljasti, että läsnä oli 2,9 % LD:tä ja 0 % LxA:ta, L2A:ta ja L3A:ta.

20 Esimerkki 37 LD ensimmäisestä jakeesta esimerkistä 36 toistoki-teytettiin kuivassa metyyli-isobutyyliketonissa (MIBC), • » ; LD erotettiin suodattamalla ja MIBK suodos tislattiin ro- , : tavaporissa. Suodosjäännös yhdistettiin tislausastian poh- 25 jaan esimerkistä 36 sekoittamalla ja kuumentamalla lyhyt ajanjakso 120 - 140 °C:ssa. Tämän seoksen DP, titraamalla, oli 2,37. Seos muodostettiin uudestaan DP:ksi, joka oli noin 2,0 - 2,1 sekoittamalla 2,96 ml kuumaa kaupallista 85 %:ista maitohappoa. Tämä uudelleenmuodostettu seos ana-i.; 30 lysoitiin GC:lla ja se sisälsi 5,1 % L3A:ta, 4,9 % L2A:ta ·. · ja 35,4 % LD:tä. Aineen tasapaino oli luultavasti korkeam- . : pi kuin LnA oligomeereillä (n suurempi kuin 3).

,· . Uudestaan muodostunutta ainetta kierrätettiin esi merkissä 36 esitetyssä menetelmässä. Syötön paino oli ’ * 35 94,19 g. Prosessin jälkeen taltenotettu tuote pestiin ja 115459 73 kuivattiin antamaan 44,34 g raakaa, valkoista kiteistä LD:tä, jonka analysoitiin sisältävän 65 - 71 % LD:tä. Tämä koe osoittaa tislausastian pohjassa olevan LnA:n kierrätyksen kyvyn kasvattaa LD saantoa.

5 Esimerkit 38 -,41

Tislauskattilan pohjajakeet ja esimerkistä 37 puhdistetut jäännökset yhdistettiin lisämäärän kanssa kaupallista 85 %:ista LjArta DP arvoksi 2,0 - 2,1 (määritetty titraamalla) ja käytettiin uudestaan toisessa kierrätyk-10 sessä. Samalla tavalla kolmas kierrätys toteutettiin toisen kierrätyksen lopussa käyttäen tislauskattilan pohjaja-keita ja puhdistettuja jäännöksiä. Taltioidut tulokset on esitetty seuraavassa.

15 Taulukko 21

Raaka LD, (a) LD saanto/

Prosenttia sykli, (b) teoreetti- GC analyysi, Prosenttia

Esim. Kierrätys sesta Paino-% teoreettisesta 2 0 38 9 70,7 65,8 46,5 39 1 52,9 71,0 37,5 40 2 63,7 76.4 487 41 3 68,3 66,2 45,2 ; Avg. 62;5 70,5 43,9 * * t ' Aineosa (paino-%) 25 • Esim. LiA l2* LD LaA ab gc kokonaismäärä < 38 15,0 5,7 65.8 0 3,8 69,6 , · , 39 13,0 5,5 71,0 o Pieni määrä 69,5 ', · 40 12,0 5,0 76,4 0 1,5 94,9 41 21,0 4,0 66,2 Pieni määrä 2,1 93,3 |} 30 ’’ (a) [raa'an tisleen paino/lähtöaineen paino x 0,889] x 100 i (b) saatu monikerrospylväällä 2 (raaka LD) pylväällä 3 (koe).

Edellä taulukoidut tulokset osoittavat, että kek-35 sinnön nestefaasiprosessi voidaan toteuttaa jatkuvalla 74 115459 kierrätyksellä ilman että LD saanto putoaa ja ilman ilmeistä ainehäviötä. Jatkuvana prosessi tulisi antamaan LD saantoja, jotka ylittävät 90 %.

Esimerkki 42 5 Tutkittiin syöttöjen, jotka oli rikastettu LjAilla, käyttäytymistä laktidien valmistamiseksi höyryfaasiproses-sissa.

Syöttö, joka oli rikastettu Lailla, valmistettiin laimentamalla kaupallinen 85 %:inen maitohappo (61 % 10 LjA:ta, 18 % L2A:ta, 5 % L3A:ta, 1 % L4A%:ta ja 15 % vettä, vedellä) suhteessa 1:3, tasapainottaen laimean liuoksen L3A:n muodostamiseksi ja tislaamalla vesi pois alennetussa paineessa/alhaisen lämpötilan olosuhteissa. Laimennettua kaupallista maitohappoa (750 g LA; 2438 vettä) palautus-15 jäähdytettiin kahdeksan tuntia ja tislattiin sitten tyhjössä LjA rikastetun maitohappotuotteen valmistamiseksi, joka sisälsi 90,6 % L3A:ta, 7,4 % L2A:ta, 0,4 % L3A:ta, 0 % L4A:ta ja 1,6 % vettä.

Tämä LXA rikastettu tuote ja muut L3A rikastetut 20 tuotteet, jotka on saatu samalla menetelmällä, tislattiin sitten eri vesitasoilla antamaan syötöt, jotka on esitetty : : taulukossa 22.

Taulukko 22 !, 25 Syöttökoostumus

Syöttö- Aineosat prosentteina nro LjA LjA LjA L^A Vesi Huomautukset : ; 1 65,3 5,3 0,3 0 29,1 -30 2 81,0 3,9 0 0 15,1 : 3 61,3 18,1 4,9 1,0 14,7 Kaupallista 85-%:ista · • t maitohappoa 4 88,6 4,8 0,2 0 6,4 5 90,6 7,4 0,4 0 1,6 : ; 35 75 115459

Kukin syötöistä, jotka on esitetty taulukossa 22, valmistettiin keksinnön höyryfaasiprosessilla, kuten esimerkeissä 8-19 on kuvattu. Laktidituotteet, jotka saatiin erilaisista jakeista, pestiin kylmällä vedellä, suo-5 datettiin ja suodokset uutettiin metyleenikloridillä liuotetun laktidin talteenottamiseksi. Saatuja laktidituottei-ta on kuvattu seuraavissa taulukoissa 23 - 27.

• I

• I

• * • · • * • * 1 • * » I · ~5 o 76 1 1 5459

•M 4J

P P

^ P , _

cd cd η H O

(Λ (Λ I *\ *n k I

I 00 00 IT) I

j So n n

10 I -H

fr-S to o _ β u I <n m m

0 Ο β I v- -- I

^ o 2 ω co I

0 (0 rl rl

Ko in in cn

P) I n r» m I

1 ι-l I n v I

in ·, "si ΓΊ W

•H 2 nj 3 6-8 n rt ” r* CS| <! β -I ·η oo (—ϊ στ β ?.

•rl Q (!) O

w 3 β M 0 § in in h ^ :cö vo pj nJ4 Λ ^wOl *·♦»>** I :co τΐ o ^ l in i— r— I w g iS^S enenen £ S β

•H *H

ΙΛ ° n M % οββ ω Μ·ιηΦ rt

V. ''''Τ'! M

3 2 O « β CN τί· O H I 3 H ^ ^ Ή QJ VO CO (X) Oi ^ P Ko I cO <D ^ to ^ ^ q « * fh <u

* . ^ σ> -H

: i : - . m * * S W r3

* ^ C «H rH

: ‘ βωβ:β ™ Hor^ovo « .*; “ « « δ « o o in o vc 3 ·* μ o :«i no *' *- *~ · - -¾ * _ <u -H o :rt ^ in 10 co m vr co 2

;, g i*ifdr*iS n m en en en B

., β IN

o :o ei ,, 1 n β « l rt • · !° iL «

f » .Q 0D

• W>r (N en Γ' H en « 0) «N K. K ·-, *]j <u 00 vo co n cn I o 2 , .5.o ^ 10 H o 1 m o ; . ^5 H H n Ai .- , _g 1 ί β I rt rt , n rH 5 .. : ί*τ β ·η • * !>τ·Η u II ^ H d 10 ^ rt rt , * "J j fr rt h co o in n· in m g 2 \. > m -h -m en h o o o o o I 5 •^ι-ΐί-Η H CN CN CN CM (N (N ^ Ö * ’ Oi

\ 1 O

t; ; β , ^ ’ * ί I 0) O _ « (3H β ιη·η cd^-s 10 o o r- r- Ϊ

Θ S .3 m £ S. S. “L S. ^ S

^ h CO in rT CO 3 77 1 1 5459 0 o H 4-» G G cd cd

cd cd r\j CO

“ 1 I ^ ^ I *. I

O O I H VO I VO I

i-4 O VO ID 'T

en

I -H

6-S rt o e g £ I CO VO in in

.* S 6 I - I

q O cd h σι o in i μι M tn en 04 n in ,-< h n σι o

&-S H (J> Ot N H

Q ^ *.» ·«- *- ·* J

γ σι tn in m l I s td 3 *j n .. 3 < cd

7-h M

t-> 3 •r-> 3 to •S c a tn ·· Θ o 0 3

:cd O 4J

:cd « . Λ p Co σι σι t" H σι

® g N CO O O Γ' CO

Λ HM HN W ^ ^ s-

g % i o <* <* ηα * I

p ώθο σν σι σι σι σι I

•H ^5 Ο η ο ·Γ-( " <ν ρ O td •Η 0 3 0 tn h tn μί <υ I, ο α) -¾ > ό ^ ti » ^cono ö ·η

1 " -¾ S § rT* h » n % I .SS

cd σι μ. *h m ιο co co σι co cd t> H « 1 cd tl) p -3- 6^ 3 o :cd β ; . co tn cd ; -H e * ·· 1—li—f 1 ' CN| ·Γ-1 : i ^ o • o tn co vocNint^roH -H <u >1 M3 -H CO Γ' CO o Π 1-1 o « e-! *' ^ Γι' S 2 -eri ·» ·».·-*“·>-···' ^ rj » :¾ 3 o ‘2 ~ ro o o vo tn in p- $ g i u m β μί :3 co m t" en co o edo u m ή o w ^ n o i—i ' :o (*5 cd M Θ cd :cd 4>ä tn

CO -H

»· 3 tn > , (U :cd ; ' '.o CO (N en co CO ·Η ·η it! Λ ro σι t- VO H ^ ^ $

S % >5? h" cT oT ctT H~ l en" ^ S

<d tn vo co r- en σι l tn o 4! : en 3 ·η : as e «* · . 3 0 ;·· : 0 3 * - I cd O >n i h £ “ .; : b -S xl 3 0 m dt :o r> il 3 S 'o . , 2 p a c> n H h n· n* en n· tn S tn a;

td -H :S w COtNOOOOOO g -H

H n 3 tM tn tn tn tn en 3« . . ° m * » 1—^ £>“»

O rH

,· * G I ^2 * * 1 o) o - 2

» G G H G G

> cd cfl }-i * ^ d) O

g -S ^ w ja tn in tn m o ^ go 3 *H ·Η 3 w O ·Η i^Hcda H ηιηνοσϊΗ < * 115459 78

0 O

4-1 4J

R R R m

nj nj LT) (N «N

« M | -s v -s I

PO* (N VO O I

p o en r- r"

UI

I ·Η m m o R R | OJ lO 4* P O g |

p o S o σν ον I

a x S * n n

^ Ifl tn H

q l vo (N m l l-l I **.***> * • r>« tn I S l ui ^ 3

4-1 CN

3 <0 00 M os (4 •n ·· ui o - G g c 0 0 3 n) non o P- ui co

2 Ro -H

-o «os's tn tn σν m 2 in io S . Ί \ i g "(4 (2 0 ό · (N ΓΝ xl· I ^ β ^ p ^ ov en en £ CO rt

in 4J

Csl (Λ S I *H R >i 7> 'J O (4 4-> Ή 'SS M W O o Htnco (4 | I fss « » - oT ! « <a r* vo co ω ω H rH β

Co O) : 4 *h «* O 1 JIj * 1 4J C^ ^ a r (4 σ\ σν tn f' r- r- g , -H R <U R :(4 vo h tn tn h h g * ζβ w e) O ^ ^ W ·*- " ^ ** ~j 2» g -h o $ “ ® o o n ov cn g ^ «3^4 0 n σν σν σν cn (4 ® o" , n -m

» R

* * 5 Ή CÖ ',··“ ^ :o o ®

u-| I 4-1 N· CO N* (N CO

00 2 R ^ μ .5 :P ® CN <t N 4· I n e * .. < M Ό oooir-o : : co H H H ® ^ ’·· o ^ ·’..; £ g

‘ I (4 R

, :o 4J i—t -h ’ ;' : R >> ti -H ,-| :p *-i XI :θ f? 1 1 g (4 >S ft S g· n CO en Γ' tn N* Ν’ n g 3

’ ’ 1 rt -H ·§ ~ OS H o O O O o | R

i2ljp H <N (N CN fN (N CN £ g , , ω * o u

; : Rt A

, ; i oi o ä «4 R ι-l g Ή τΗ (0 C-~N O rtl £ -H JS g £ *n o tn o v- ti s u -g g,~ h ; «r ov h <j 79 1 1 5459 0 o u u β β (ti <ti

(d <ti LO

W (/) I O H I

l in h σ> I

3 8 N CO I

tn I rl t-s rt o . _ Λ pj +j | σ\ o io

C O e I ·* ·-. - I

·* Ai rt o\ cm t" I

Q o rt m n rj

At Ai w r> cd ti rt

Ai

•H

.. n cm tn Λ Q ! CM OJ j (3 ►Μ I n «s. I ai l tn to to tn IS Ai ti :n u m :cd H #i Lj cd CO rt

Ai 00 Ai td •r-> ·· td tn tn o ti ti in a ·· g :cd ti a ti tn cd »AA *rl Cd tn t-ι tn

e D o n voeon CC

·· Ai A! Q f" t- »n O -H

<i -H tn AI | I cl d

—1 td ή | | cm en o I -H -H

^ * B ^ ' £ £ S g. £ C Cd •H ti r-l CO tn -rl cm O . _ A cd :cd , * 2 in •’n 3 i e a £ *

Ai CM tn O ΙΟ Cd 4-J

C * 9 2 £ n - I A ω e S if rt « <Λ ° Ό rt; I £ g £ p C A M· CO CO ΙΟ Λ 2

H -H CC

O 0) -H

,,4-1 -rl > * -H Ai 3 ο, I 3 en » Ή tn j. iH td ·· M C -H „ Lj r- β 10 rt in C <d O niOHtnr- edAi > a rt e :rt co h Ό H rt· cd ; :td tu o M m ^ «. ^ <. ·- Ai ·η Ö-S 313 3 n. jo « S 3 a s e CO uJtdAifl en cncniOrHO ω

,,, ; - f» r -C

m o :cd ’ . ON 4-1 > e ’ cd cd - · td Ai ; ; a- .0 co tn o . | Vj to eo n r-l σι en -r-j P rt A r—\ »V *v V n *rj e C :p öO to fn rH (n I tM g “ C 'd £ ^ ΙΟ H H O I O g .§

: :o ^ “ H H H

• · 4-> O-i-i ‘ ' · 4-1 Ai :td • · :θ :cd : : tn cc CO 0> 0) 1 rt C Ai

, «J r-l *H

· in C -h h td * ^ Ή ^ Il Cd Cd Oh . , .ddft υ eocMtn n n o cm | 5^ • . 41 p, β ° Oi (M O O O O O £ A3

’ td -H :td H CM CM CM CM CM (N CO C A

44 H QJ

, ‘ tn -h . : O 3

A A

• n i C, tn

· Cl O

i I rt O ö

td C Γ-l S O

i—I Ή (ti /·“> lj d) 0 2 > (ti W M ID O ID o C2 ^ ^ r- ^ O -rl ^

(3 A rt C. ^ H M1 VO Oi H <3 -K

so 1 1 5459 0 o

4J

G C

3 3 o n· m TO <0 i , , rt rt ·“* v

I r- en I n· I

po vo vo r·' p o

Ui I *rf ^ 2 f! 1 o tn vo en

G o e ^ K ^ ·*- I

·· a rt h en in co i port -a· n n n P M ui in in vo h

go in ro en. en I

V-, ·- I

i o vo vo co in

i £ H

3 4-1 3 rt rt u Ai ·· rt <e ·!-) '—I to P 3 3

·· B

3 P 3 •H P o> en tn •m 3 2.. in m *3· o en

Irt A Ai Q ^ VO O O 6n»

pc P tn p ~ I

rt -Hl en OOH ^Tl vO

g MBPco en en en en ^ 3 en

•H

o <N u | o w Ή | rH *j £>*> O cu o n) <j

M W Ort3 f" CM'it-n -H

_g rt Ai -Ho) ^ I P

p > irtrt m en en en en I

rt^ k· 3 w in co co t" e» g H 3 • » Λ nj ; tx3 <x

, en I

tn ö

• . β P -H

’ .. >^3rt o n in P r- vo f\i w , * tn trtSJoM^ ^ n in O en (N co ω 2 rt -h o Irt ^ m ro n· vo o en' r- « p * C M rt A B (N vo vo P en f" oi :o cm rt *—i

:θ A<i P

4J i | :rt , oi tn oi 3 tn :o Ή :o 11 p • · tn rt tn P tn • . co 3 w vo Ai :rt * Ort VO OCMPCO VO 3 -I—)

Aii 3 ·- P :2 0 P :o 60 P tN O P i en S -3

Nirta-i^ in r^r-tNOiP «S

' p en A A

; ; 3 p B 3 . , o

• i * 1—I

O Ai

Irt 4-i tn 4-i p 3 m , tn 3 P I I rt tn P 4-i rt rt o ;· rtrtftP νοριη rt· n en ιί· o S “o , ’ ο»3.β° cncNOOOooog pa! rt P :rt ^ P CM CN) (M (M (N IN (M CO rt

t^i A r—l 3 P

ow M tn , O tn

Ai P

1 * 3 1 rt 1 rt O Cd iTS^rt- * o § g>rtwM in tn tn o ch Su «3 rt a" H ro in vo co h C * 115459 81

Voidaan nähdä, että L2A rikastetut syötöt muodostavat korkeampia laktiditasoja kun vesitasoa vähennetään. Korkeammat laktiditasot, jotka oli saatu kaupallisella 85 %:isella maitohapolla (verrattuna syöttöön nro 2, joka 5 sisälsi 84,9 % pääosin LXA syöttöä) voivat johtaa korkeampiin prosenttiosuuksiin L2A:ta, L3A:ta ja L4A:ta, joita on siinä (24,0 %), joka on valmistunut tasapainottamisen aikana. Nämä tulokset viittaavat siihen suuntaan, että lähes vedetön maitohapposyöttö, joka sisältää kokonaismäärän 10 L2A:ta, L3A:ta ja L4A:ta, joka olisi n. 10 % - 50 %, voisi olla ideaalinen syöttökoostumus.

Senjälkeen kun on korjattu laktidihäviö laktidipe-su/eritysmenetelmien jälkeen, saatujen laktidisaantojen syötöistä nro 3 ja nro 5 on arvioitu olevan 45 %.

15 Esimerkki 43

Seuraavat esimerkit nrot 44 - 48 kuvaavat keksinnön nestefaasisuoritusmuotoa käyttäen pakattua petitislaus-laitteistoa, johon LA syöttö lisättiin tipoittain tiputus-suppilolla. Laitteistossa oli suora tislauskolonnipää, 20 pakattu petiosa ja alimpana pyörökolvitalteenottaja.

Pakattu petiosa koostui kahdesta 20 cm:n pituises-> ta 2,0 cm:n läpimittaisesta yksiköstä, jotka oli liitetty päistään yhteen. Kumpikin yksikkö täytettiin n. 48 g:n ; 6 mm:n lasihelmillä. Lasihelmiä ylemmässä yksikössä käsi- 25 teltiin kevyesti tetraisopropyylititanaatilla, samalla kun “! helmet alemmassa yksikössä olivat käsittelemättömiä.

;;; Tislauspäässä oli ylempi ulosmenoaukko liitettynä

* I

*·’ * vesijäähdytteiseen lauhduttimeen, vesihöyryn ja reagoimat toman höyrystyneen LA:n keräämiseksi. Kolonni oli varus- * 30 tettu myös alemmalla ulosmenoaukolla, joka oli pakatun petialueen alapuolella, ja kantokaasusisääntuloaukolla, > joka oli alemman ulosmenoaukon ja pohjatalteenottajan välissä.

Tislauskolonni käärittiin tarkoituksenmukaisilla * 35 kuumennusteipeillä ja eristyksellä ja varustettiin lämpö- i i 82 1 1 5459 tilamonitoreilla lämpötilan asettamiseksi 90 °C:seen tis-lauspäässä, 200 - 210 °C:seen ylemmässä pakatussa pedissä ja 200 °C:seen alemmassa pakatussa pedissä. Paine pylväässä pidettiin 50 torrissa tyhjöpumpun ja manistaatin avul-5 la, jotka oli liitetty keräysastioiden ulosmenoaukkoihin.

Esimerkki 44 40 g kaupallista 85 %:ista nestemäistä LA:ta lisättiin esimerkissä 43 kuvattuun kolonniin hitaasti tipoittaan (3-6 sekuntia/tippa) n. kolmen tunnin aikana. Nes-10 temäinen LA tarttui lasihelmien pinnalle muodostaen nestemäisen reaktiomassan, joka hitaasti perkoloitui alaspäin kolonnissa. Reaktion aikana lisättiin argon kaasua kolonniin kantokaasuaukon kautta, joka oli lähellä kolonnin pohjaa. Argon puhdistuskaasu virtasi kolonnia pitkin ylös 15 poistuen kahdesta ulosmenoaukosta, mutta pääosin alemmasta ulosmenoaukosta.

Kun LA reaktiomassa muuttui kuumemmaksi valuessaan kolonnia pitkin alaspäin, maitohappo alkoi oligomerisoitua tässä esitettyjen yhtälöiden mukaisesti, muodostaen L2A:ta, 20 L3A:ta, LD:tä jne. Oligomeeri, joka sisälsi reaktiomassaa, saatettiin läheiseen kosketukseen argon kaasun kanssa, • ; ; joka poisti höyrystyneen LD:n reaktiomassasta. 9,8 g val- r. keahkoa, nopeasti kiteytyvää nestettä saatiin kerääjään, : joka oli liitetty alempaan ulosmenoaukkoon. 0,8 g puhtaita 25 valkoisia kiteitä kerättiin vesijäähdytteisestä lauhdutti-mesta, joka oli liitetty ylempään ulosmenoaukkoon. Saatiin ; ; 10,6 g:n kokonaismäärä teoreettisesta 27,9 g:sta (38 %) ' raakaa LD:tä. Alemman kerääjän puhdistettujen kiteiden tuote puhdistettiin jääkylmällä isopropyylialkoholilla ja : 30 tyhjökuivattiin valkoisiksi kiteiksi. IR analyysi kitei- v · sistä näytteistä ylemmästä lauhduttimesta ja alemmasta : kerääjästä antoi IR spektrin, joka oli identtinen L-lakti- din kanssa.

Kun todellista argonin virtausnopeutta ei määritet-35 ty tässä kokeessa, se määritettiin, että argonin virtaus- » 115459 83 nopeus oli riittävä olemaan läheisessä kosketuksessa nestemäisen reaktiomassan kanssa, joka virtasi alaspäin lasi-helmien pintaa pitkin ja otti mukaansa laktidin, joka höyrystyi siitä muodostaen kaasumaisen argonin ja laktidin 5 tuotevirtauksen, joka poistettiin kolonnista alemmasta ulosmenoaukosta. Argon otti yhtä lailla mukaansa vesihöyryn ja höyrystyneen maitohapon kolonnista ylemmän ulos-menoaukon kautta.

Esimerkki 45 10 Tämä esimerkki toistettiin hiukan modifioidussa laitemuodossa, verrattuna esimerkkiin 44. Suora tislausko-lonni korvattiin Claisen tislauskolonnilla, johon oli lisätty huipulle tiputussuppilo. Pohjassa oleva ulosmenoauk-ko oli hiukan ylöspäin suuntautunut estämään nestemäisen 15 oligomeerin virtauksen LD kerääjään. Lopuksi kantokaasu-sisääntuloaukko siirrettiin pyörökolvitalteenottajaan, joka oli liitetty kolonnin pohjaan, niin että argon puh-distuskaasu pystyi olemaan kosketuksessa minkä tahansa nestemäisen oligomeerin kanssa, joka oli kerätty siihen, 20 ja sitten virtaamaan kolonnia ylöspäin.

Kolme kierrosta tehtiin 60 torrissa. Ensimmäisessä • ; : ajossa 37,5 g 85 % lista kaupallista LA:ta lisättiin 190 I*. minuutin aikana (0,2 g/minuutti). Tislauspään, pakatun .·. : kolonnin yläosan ja pakatun kolonnin alaosan lämpötilat 25 olivat 85 °C/160 °C/200 °C, vastaavasti. 32,4 g:n koko-naismäärä ainetta otettiin talteen (85,5 %:n saanto); ‘ϋ; 6,4 g vettä/LA:ta ylemmässä sivuaukossa, 25,1 g raakaa ‘ LD/LA:ta alemmassa sivuaukossa ja 0,9 g oligomeerejä pohj atalteenottaj assa.

: 30 Raakaa LD/LA:ta sekoitettiin voimakkaasti jääveden : kanssa, johon LA liukeni ja LD pysyi sakkana, joka erotet- , tiin suodattamalla. Saatiin 1,2 g LD:tä, jonka saanto oli , , 4 % perustuen 26,6 g:n teoreettiseen saantoon. Koska jää- vesierotusmenetelmä pystyy talteenottamaan pelkästään 88 % 35 läsnäolevasta laktidista, korjattu saanto oli 5,1 %.

84 115459

Toisessa ajossa, ilman puhdistuslaitteistoa, 30,1 g 85 %:ista LA:ta syötettiin 105 minuutin aikana (0,29 g/mi-nuutti). Lämpötilat kolmessa kolonniasemassa olivat 110 eC/170 “C/215 °C, vastaavasti. 29,5 g:n kokonaismäärä 5 (98,3 %:n saanto) kerättiin; 8,4 g vettä/LA:ta, 14,0 g raakaa LD/LA:ta ja 5,8 g oligomeerejä.

LD erotettiin jäävesipesulla ja 3,0 g kerättiin antamaan 14,1 %:n saanto perustuen 21,3 gin teoreettiseen saantoon ja korjattu saanto oli 16 %. Kolmas ajo suoritet-10 tiin ilman puhdistus- tai muuttolaitteistoa. 36,9 g kau-palliste 85 % lista LA:ta syötettiin 180 minuutin aikana (0,2 g/minuutti) ja lämpötila pidettiin 105/190/ 240 °C:ssa. 36,8 g kokonaistuotetta otettiin talteen; 9,7 g vesi/LA:ta, 24,3 g rakaa LD/LA:ta ja 2,8 g oligomee-15 rejä. Laktidin talteenotto jäävesipesulla antoi 4,4 g, 16,9 %:n saanto perustuen teoreettiseen 26 gin saantoon ja korjattu saanto oli 19,2 %.

Esimerkki 46

Esimerkin 45 ajo toteutettiin kolonnissa, joka oli 20 pakattu käsittelemättömillä 3 mm:n lasihelmillä, 116,2 gin kokonaismäärä. Kolonnia pidettiin 60 torrissa jatkuvalla : argonin syötöllä. 45,6 g kaupallista 85 % lista LA: ta li- J‘. sättiin 7,5 tunnin aikana (0,1 g/minuutti) ja lämpötila .·, : pidettiin 57/175/220 °C:ssa. Saatiin 43 gin kokonaismäärä 25 tuotetta; 11,2 g vettä/LAita, 17,8 g raakaa LD/LA:ta ja » "'|t 14,0 g oligomeerejä.

// Laktidin erottaminen jäävesipesulla antoi 4,2 g < * t * * LDitä ja 13 %:n saannon perustuen 32,2 gin teoreettiseen saantoon ja korjattuun 14,8 %:n saantoon.

; 30 Esimerkki 47

Esimerkin 34 laitteisto modifioitiin lisäämällä yläpäähän argonkaasun sisääntulo keräysastiassa olevan ,···, lisäksi. Virtausmittarit säädettiin molemmille argon- putkille.

» < » 115459 85 i

Ensimmäisessä ajossa toinen argonsisääntulo oli kahden pakkauspedin välissä, ts. tislauskolonnin puolivälissä. 54,5 g 85 %:ista LA:ta syötettiin neljän tunnin aikana (0,23 g/minuutti). Kolonni pidettiin 60 torrissa ja 5 argonin virtausnopeus oli 21,4 cm3/minuutti molemmissa sisääntuloissa (kokonais argonmäärä: LA syöttömoolisuhde oli n. 0,32 : 1). Lämpötila pidettiin 135/170/195 °C:ssa ja saatiin talteen 44,7 g:n kokonaismäärä (82 %) tuotteita; 16,1 g vettä/LA:ta, 6,0 g raakaa LD/LA:ta ja 22,6 g oligo-10 meeriä.

Laktidi otettiin talteen raa'asta LD/LA tuotteesta, joka oli kerätty alemman sivuaukon kerääjään liuottamalla raaka LD näyte kylmän (n. 10 °C) metyleenikloridiin, jota uutettiin 5 %:isella vesipitoisella natriumbikarbonaatilla 15 (NaHC03) kunnes C02 kaasun kehittyminen päättyi ja vesipi toisen faasin pH oli suurempi kuin n. 8,0. Metyleeniklori-diliuos puhdistetusta LD:stä kuivattiin sitten jauhetulla natriumsulfaatilla (Na2S04), suodatettiin ja CH2C12 haihdutettiin rotavaporissa. Tämä antoi pääosin 100 %risen 20 LD:n talteenoton.

2,4 g (6 %:n saanto) LD:tä otettiin talteen tällä : ! menetelmällä.

·' _ Yrityksessä parantaa laktidisaantoa, siirrettiin .· · toinen argon sisääntulo pakatun pedin ja Claisen tislaus- 25 pään väliin ja suoritettiin toinen ajo. 25,3 g kaupallis-ta, 85 %:ista maitohappoa syötettiin 80 minuutin aikana (0,316 g/minuutti).Kolonnia pidettiin 60 torrissa ja * * » • argon virtausnopeus kussakin sisääntulossa pidettiin 21,4 cm3:ssä/minuutti (kokonaismäärä argonia : La syöttö- » · » : 30 moolisuhde oli 0,62 : 1). Lämpötila kolonnissa pidettiin 80/185/205 °C:ssa ja 28,02 g (111 %:n saanto) kokonais-. : tuotteesta saatiin talteen; 6,4 g vettä/LA;ta; 20,4 g raa- . . kaa LD/LA:ta ja 1,2 g oligomeerejä. Saatoylimäärä saatiin aineesta, joka pysyi kolonnissa ensimmäisen ajon aikana.

115459 86 LD otettiin talteen raa'asta LD/LA:sta tavalla, jota kuvattiin ensimmäisen ajon yhteydessä ja 3,9 g LD:tä otettiin talteen, antaen 21,8 %:n saannon, perustuen 17.9 g:n teoreettiseen saantoon.

5 Kolmannessa ajossa, joka vastasi toista ajoa, 32.9 g kaupallista 85 %lista LA:ta syötettiin 150 minuutin aikana (0,219 g/minuutti). Kolonnin paine ja argonin virtausnopeudet olivat samat kuin toisessa ajossa (argon : LA syöttömoolisuhde oli 0,89 : 1) ja lämpötila oli 90/195/ 10 205 °C. 36,7 g (112 %:n saanto) kokonaistuotetta saatiin; 5,7 g vettä/LA:ta, 27,6 g raakaa LD/LA:ta ja 3,4 g oligo-meerejä. Lisäsääntö tässä ajossa aiheutui myös aineista, joita oli kolonnissa ensimmäisen ajon aikana.

4,93 g LD:tä otettiin talteen raa'asta LD/LA:sta 15 menetelmällä, jota kuvattiin ensimmäisen ajon yhteydessä. Tämä vastasi 21,2 %:n saantoa perustuen LD:n 23,2 g:n teoreettiseen saantoon.

Esimerkki 48 Tämä esimerkki kuvaa puhtaan L2A:n käyttöä syöttö-20 aineena.

Rakennettiin tislauskolonni, joka vastaa esimer-; : keissä 46 ja 47 käytettyä. Käytettiin pienempää pakattua 1' t petiä (67,5 cm3) puhtaita 3 mm:n lasihelmiä (94,4 g) ja .* ; muu laitteisto oli kuten on kuvattu, paitsi että argon 25 esikuumennettiin 200 °C:seen ennen injektiota kolonniin.

" ^ 19,7 g 99 %:ista L2A:ta (0,122 mol) syötettiin ko- / lonniin 155 minuutin aikana (0,127 g/minuutti). Kolonni ** ’ pidettiin 65 torrissa argonin virtausnopeudella keräily- astiaan, joka oli 21,4 cm3/minuutti (argon : L2A syöttö-: 30 moolisuhde oli 1,22 : 1). Lämpötila pidettiin 140/190/ ·,,,* 215 °C:ssa.

Raaka kiteytetty LD tuote kerättiin sekä ylä- että ala-ulosmenoaukoista. LD erotettiin tuotteista kuvatulla metyleenikloridi/natriumbikarbonaattimenetelmällä.Saatiin 115459 87 10 g (57 %:n saanto) puhtaita valkoisia LD kiteitä (sp. 94-5 °C).

Esimerkki 49 Tämä esimerkki kuvaa metyylilaktoyylilaktaatin 5 (MeLLA) korkean lämpötilan katalyyttistä konversiota lak-tidiksi.

Käytetyssä laitteistossa oli painetta tasaava tipu-tussuppilo, joka oli kuumennetun 18 tuumaa pitkän, 0,9 tuuman läpimittaisen lasiputken päässä, joka sisälsi kata-10 lyyttiä tai lasihelmiä. Pyörökolvipullokeräilyastia, joka 011 jäähdytetty hiilihapojäissä, asetettiin lasiputken pohjalle. Kuumennetun typen annettiin kulkea alaspäin kolonnia pitkin. Typpivirtausnopeutta seurattiin kuplavir-tausmittarilla, kun se poistui laitteistosta. MeLLA:ta 15 lisättiin tipoittain utken päähän ja ainetta, joka saatiin jäähdytettyyn keräilijään, tutkittiin protoniydinmagneet-tiresonanssispektroskopialla (NMR).

Eräässä kokeessa kolonni täytettiin korkeuteen, joka oli n. yksi jalka, lasihelmillä, jotka oli päällys-20 tetty titaanitetra(isopropoksidilla) ja joilla oli noin 55 ml:n ontelotilavuus. Kolonnin ulkoinen lämpötila oli • ; n. 340 °C - n. 480 °C ja typpivirtausnopeus (kuumentama- * » · »

j* ton) oli n. 44 ml/minuutti. Kerätty aines tutkittiin NMR

.·, ; spektroskopisesti ja sen havaittiin olevan pääosin MeLLA.

t : < 25 Tämän tuotteen NMR analyysi osoitti, että laktidia oi läs-nä pääosin määränä, joka vastaa n. 20 %:n saantoa MeLLA.

Toisessa vastaavassa ajossa käyttäen kuumennettua • i > ’·' ' typpeä eikä katalyyttiä muodostui pieniä määriä tai ei yhtään laktidia. Nämä vertailevat tulokset osoittavat, i 30 että titaanitetra( isopropoksidi) toimi katalyyttinä

MeLLA:n konversiossa laktidiksi.

.Esimerkki 50 • · Tämä esimerkki kuvaa mallikatalyytti di-n-butyyli-V tinaoksidin vaikutusta laktidin muodostumiseen. Esitetty V.·’ 35 "malli" mekanismi käsittää kahden hydroksialkaanikarbok- * » » * » 115459 88 syylihappopään liittämistä sitoen hetkellisesti tinaan, mahdollistaen täten syklisen esterin muodostumisen. Toteutettiin kaksi koetta (merkitty A ja B) kokeilemalla malli-katalyyttiä di-n-butyylitinaoksidia. Molemmissa kokeissa 5 vesi poistettiin reaktiosta atseotrooppina mesityleenin (1,3,5-trimetyylibentseeni) kanssa.

Kussakin esimerkissä lisättiin 50,0 g 85 %:ista L-maitohappoa tipoittain palautusjäähdytettyyn mesitylee-niin (400 ml) pullossa, joka oli varustettu Barrett put-10 kiila tislatun veden erottamiseksi ja keräämiseksi. Kokeessa A maitohappoliuos lissättiin 1,5 tunnin aikana kun taas kokeessa B maitohappoliuos lisättiin 50 minuutin aikana. Kokeessa B lisättiin 24,97 g di-n-butyylitinaoksidia ennen palautusjäähdyttämisen alittamista.

15 Koe A päätettiin n. viiden tunnin kuluttua sen jäl keen, kun 29 ml vettä sekä maitohappo oli tislattu, liuoksen yläfaasi dekantoitiin alafaasista (n. 12 g) ja 450 ml pentaania lisättiin laktidin saostamiseksi yläfaasista. Haihduttamisen jälkeen tämä seos suodatettiin antamaan 20 puolijähmeä aine, joka sisälsi valkoista kiteistä ainetta (4,92 g kuivaamisen jälkeen tyhjössä). Tämä aines liuotet-: tiin metyleenikloridiin ja uutettiin 5 %:islla natriumbi- ·’ , karbonaatilla (menetelmä, jolla on osoitettu saatavan ;· : 100 %:n talteenotto laktidia laktidi/maitohapposeoksista) 25 antamaan 1,9 g ainetta, jonka oletettiin olevan laktidi- *’”· rikasta.

♦ * · i ‘II! Koe B päätettiin n. kolmen tunnin palautusjäähdyt- ‘ tämisen jälkeen, kun n. 10,5 ml vettä sekä maitohappo oli tislautunut. Tässä toista faasia ei otettu huomioon jääh-: 30 dytettäessä. Katalyytti suodatettiin ja 450 ml pentaania lisättiin suodokseen. Ruskea amorfinen aines saatiin suo-. j dattamalla (20,9 g kuivaamisen jälkeen). Metyleeniklori- , di/vesipitoisen natriumbikarbonaatin jakaminen antoi 4,1 g ainetta, joka oli potentiaalisesti laktidirikasta. Mesi-35 tyleeni/pentaanisuodos aikaansai toisen ruskean kerroksen, * » 115459 89 jossa oli huomattavia määriä valkoista kiteistä ainetta (21 g). Tämä aines jaettiin metyleenikloridi/vesipitoisen natriumbikarbonaatin kesken muodostamaan 17,3 g kirkasta, viskoosista ainetta, joka voi myös sisältä huomattavia 5 määriä laktidia.

Huomattavasti kasvaneet määrät tuotteita, jotka oli saatu metyleenikloridi/vesipitoisesta natriumbikarbonaatti jaosta esimerkistä B ja ilman alempaa kerrosta kokeessa B (oletettavasti melko vedettömiä maitohappoja kokeessa A) 10 viittaa siihen, että maitohapon lauhtumista, kuten myös laktidin muodostusta kiihdytetään kokeessa B. Nämä tulokset viittaavat siihen, että di-n-butyylitinaoksidilla on katalyyttistä vaikutusta maitohappolauhtumisessa kuten myös laktidin muodostuksessa.

15 Esimerkki 51 Tämä koe toteutettiin tuotejakautumisen määrittämiseksi, joka saatiin kun höyrystyneen L-metyylilaktaatin annettiin kulkea 10- 20 meshin silikageeli/alumiinioksidi-katalyyttipedin läpi (Akzo LA-30-5P katalyytti, 87 % pii-20 dioksidia/30 % alumiinioksidia, Akzo Chemicals B. V.).

Samaa reaktoria, jota on kuvattu esimerkeissä . 8-19, käytettiin tässä kokeessa. Typpivirtaus oli 1580 ml/minuutti. Höyrystyneen metyylilaktaatin ja typen ; annettiin kulkea reaktorin läpi n. 0,10 ft/sekunnin pinta- 25 nopeudella 3,2 sekunnin viipymäajalla katalyyttipedissä.

" Orgaanisen aineen painoprosenttiosuus syötössä oli 27,3 %.

» ' ; Hiilimonoksidipitoisuudet määritettiin lauhdutettavan '· * LD/LA:n erottamisen jälkeen hiilihappojäällä jäähdytetyssä syklonikerääjässä. Koko kondensoitu tuote analysoitiin ; 30 kaasukromatografisesti. Saadut tulokset on taltioitu seu- · raavassa: t

' I

1 I

* » ’ » 115459 90

Taulukko 28

Kumulatiivi- Katalyytti- L-metyyli Kaikki Z-lcoko- Kaiken LD:n Kokonais LD saanto nen aika lo- pedin läm- laktaatti- tuotteet naistal- jakaantumiskoos- LD CO saanto pussa pötila syöttö teenotto tumus (mooli-2) 5 (hr)__(_C)__(g) . (8)___ZL-LD ZM-LD___ 1.5 203 58,0 58,0 100 - -__-__-

4.5 204 127,5 115,5 00,6 86,2__1£j8__7fi__U

7,3 204 118,8 108,8 80,0 86,1__1^0__V__1,8 10 Massan kokonaistalteenotto oli 95 %. LD/CO suhteet osoittavat, että 38 - 48 % metyylilaktaatista, joka läpi-kävi reaktion, muuttui hiilimonoksidiksi mieluummin kuin LD:ksi.

Esimerkki 52 15 Tämä ajo toteutettiin antamalla höyrystyneen L-me- tyylilaktoyylilaktaatin (MeLLA) kulkea 10 - 20 meshrin piidioksidi/alumiinioksidikatalyyttipedin läpi (Akzo LA-30-5P katalyytti, 87 %:inen piidioksidi/13 %:inen alumiinioksidi, Akzo Chemicals B.V.). Valmistettiin putkireakto-20 ri 0,5 tuuman läpimittaisista ruostumattomista teräsputkista tätä ajoa varten. Tämä reaktori suspendoitiin kuumaan hiekkahauteeseen niin, että typpivirtaus (500 ml/mi- * nuutti) kulki ensin n. 50 tuumaisen kuumennetun ruostumattoman teräsputken läpi ennen kuin se pääsi kosketukseen 25 katalyyttipedin kanssa virtauksessa ylöspäin. MeLLA:aa > 8 " ; lisättiin alaspäin virtaavaan kuumennettuun typpivirtauk- •; ; seen välittömästi lasihelmistä koostuvan pedin yläpuolella '·’ ' MeLLArn höyrystymisen helpottamiseksi. Höyrystynyt

MeLLA/typpivirtaus suunnattiin sitten ylöspäin katalyytti- ; 30 petiä kohti täydellisen MeLLA höyrystymisen varmistamisek- si ennen kosketusta katalyyttipedin kanssa. Kahdelle seu-1 7 : raavassa kuvatulle kokeelle orgaanisen aineen painopro- senttiosuus syötössä oli 16,8 %; ja viipymäaika katalyyt-tipedissä oli 1,0 sekuntia. Tuote kerättiin jäähdyttämällä 35 hiilihappojäillä jäähdytetyissä pulloissa. Koko lauhdutet- 91 115459 tu tuote analysoitiin kaasukromatografisesti. Seuraavat määritelmät selittävät seuraavassa saadut tulokset:

Mooleja reagoinutta Mooleja syötettyä MeLLA:ta - 5 MeLLAita , __ Mooleja talteenotettua MeLLA:ta v 1ΠΠ %-konversio = _X KW — ________- *

Mooleja syötettyä Mooleja syötettyä MeLLA:ta

MeLLA:ta

Mooleja muodostunutta Mooleja muodostunutta LD:tä laktldlselektlivisyys _____ 10 Mooleja reagoinutta Mooleja syötettyä MeLLAita -

MeLLAita Mooleja talteenotettua MeLLAita

Yhdistetty %-laktidisaanto = Mooleja kerättyä LD:tä

Mooleja syötettyä MeLLA:ta 15

Taulukko 29

Katalyytti- Konversio Selektiivisyys Yhdistetty 20 A3° I pedin lämpö- I IMassatalteenotto I j „ j

(444Q9-) tila (°C)____(%)____L-LP M-LD

, 12__205__76__97__34,8 1,8__28_ ', : 16 195__54__85__41,4 1, 9__24 » t 25 Seuraavassa esitetyt tulokset osoittavat, että

MeLLA konversio kasvoi kun katalyyttipedin lämpötila kas-; ; voi. Kokonais-LD:n selektiivisyyden havaittiin olevan ' ‘ suurempi alemman katalyyttipedin lämpötilassa. Tosiasia, että kokonais-LD:n selektiivisyydet vaihtelivat alueella ; ; 30 36,8 % - 43,3 % osoittaa, että suurin osa MeLLA:sta, joka oli reagoinut, oli muodostanut muita tuotteita kuin lak-, tidia. Hiilimonoksiditasoja ei määritetty reaktorituote- virtauksessa, mutta on todennäköistä, että huomattavia määriä MeLLA:sta muuttui hiilimonoksidiksi ja asetalde- 35 hydiksi. Voidaan myös havaita, että laktodisaannot, jotka > ' » 115459 92 on saatu MeLLA: n piidioksidi/alumiinioksidi (87 : 13) katalysoidussa termolyysissä, ovat samanlaiset kuin laktidi-saannot, jotka saatiin MeLLAn titaanitetra(isopropoksidi) katalysoidulla termolyysillä, kuten esimerkissä 49 on ku-5 vattu.

Esimerkki 53

Yksi menetelmä LD:n synteesille on tehdä LD:stä haihtuvin aineosa reaktioseoksessa, jolloin se helposti erottuu reagivista aineista tai sivutuotteista. N-oktade-10 kanolin laktaattiesterit valmistettiin ottamaan osaa seu-raavaan tasapainoreaktioon: 2CH3CH(0H)C02C18H37 -►<- CH3CH(0H)C02CH(CH3)C02C18H37 +

C18H37OH

15 oktadekyylilaktaatti oktadekyylilaktoyylilaktaatti

CH3CH(0H)C02CH(CH3)C02C18H37 laktidi(LD) + C18H37OH

Tässä tasapainotilassa LD:llä (kiehumispiste 240 °C 20 200 torrissa) on alhaisin kiehumispiste verrattuna n-okta- dekanoliin (kiehumispiste 300 °C 200 torrissa), oktadekyy-: lilaktaattiin (kiehumispiste 365 °C 200 torrissa) ja okta- : dekyylilaktoyylilaktaattiin (kiehumispiste > 365 °C/200 .· : torr). LD:n tislaus toteutettiin tmän tasapainon siirtämi- 25 seksi LD:tä kohti ja jättämään oktadekanoli tislauspul- ! loon.

*;;; Oktadekyylilaktaatti (OdLA) valmistettiin kvantita- * * tiivisena saantona kuumentamalla ekvimolaarisia määriä LA:ta ja n-oktadekanolia ja käyttäen Barrett putkea muo-i 30 dostuneen veden poistamiseksi. Oktadekyylilaktoyylilak-taatti (OdLLA) valmistettiin saattamalla LD ja n-oktadeka- « noli reagoimaan bentseenissä rikkihapon läsnäollessa. .···, OdLLA voidaan myös valmistaa transesteröimällä MeLLA n-ok- tadekanolilla.

115459 93

Ennen kokeiden suorittamista LD:n valmistamiseksi, katalyytin arviointikokeet toteutettiin termisellä gravi-metrianalyysillä (TGA) sekittamalla OdLA 2 %risen katalyytin kanssa määrittämään niiden tehokkuus painon vähennyk-5 sen edistämisessä (olettaen, että ne ovat pääosin LDrtä). Seuraavat painohäviöt havaittiin n. 45 minuutin kuluttua 200 °C:ssa käyttäen seuraavaa katalyyttiä: sinkkioksidia (33 %), titaanitetra(isopropoksidi) (25 %), tina(II)okto-aattia (24 %), sinkkilaktaattia (23 %) ja p-tolueenisul-10 fonihappoa (19 %).

Ensimmäinen koe toteutettiin käyttäen 1,50 g OdLA:ta ja 0,027 g tina(II)oktoaattia pienessä sekoituk-senalaisessa sublimointilaitteistossa. Tätä seosta kuumennettiin n. 148 °C:ssa ja 1 - 3 torrin paineessa lämpöti-15 lassa ja paineessa, joka oli hieman LD:n kiehumispisteen yläpuolella ja 30 - 40 °C OdLArn ja oktadekanolin kiehumispisteiden alapuolella. 0,64 g:n alkuperäinen näyte, joka sisälsi n. 20 mooli-% LD:tä ja n. 40 mooli-% OdLA:ta ja n-oktadekanolia (NMR spektroskopisesti), kerättiin 2,5 20 tunnin aikana.

Toisessa kokeessa LD vakmistettiin myös 34,7 g:sta 'j 0dLA:ta 6,94 g:n sinkkioksidia (20 %) läsnäollessa tislaa malla 100 ml: n pullosta (kuumennettuna öljyhauteessa), .. : joka oli varustettu tislauskolonnilla, jota kuumennettiin / 25 ulkoisesti lämpötilan kasvaessa. Järjestelmän paine sää- ! dettiin n. 1 torriin ja öljyhaudelämpötila nostettiin • ; 200 - 215 °C:seen. Tislauskolonnin ulkoinen lämpötila oli • ’ alueella n. 130 °C - 150 °C:sta kolonnin pohjassa n. 45 - 50 °C:seen kolonnin yläpäässä tislauksen aikana. Molemmat i, j 30 jakeet kerättiin tislauksen aikana. Jakeet, jotka saatiin : tässä kuvatuissa ja myöhemmissä tislauksissa, analysoitiin käyttäen kaasukromatografiaa (GC) ja piikkialueista saatiin aineosan prosenttiosuudet.

Ensimmäisellä jakeella oli lähes vakiokiehumispiste • 35 (n. 160 °C 1,1 torrissa), joka oli LD:n kiehumispisteen 115459 94 yläpuolella. Tämän ensimmäisen jakeen paino oli 17 % lähtöaineen OdLA painosta. GC analyysin mukaisesti jae koostui n. 25 %:sta L-LD:tä, 18 %:sta n-oktadekanolia ja 57 %:sta yhdistettä, jonka molekyylipaino oli n. 102 dal-5 töniä, määritettynä kaasukromatografisesti/massaspektros-kopisesti. Tämän LD:n saanto tässä kokeessa oli n. 20 %. Havaittu vakiokiehumispiste viittaa siihen, että LD ja n-oktadekanoli muodostivat maksimikiehumispisteatseotroo-pin.

10 Toisen jakeen, joka kerättiin, paino oli 44 % läh töaineen painosta. Toinen jae koostui pääosin 102-dalton aineosasta ja n-oktadekanolista. Alhaisen molekyylipainon tuote voi olla LD:n tai OdLA:n hajoamistuote.

Kolmannessa kokeessa LD valmistettiin 40,3 g:sta 15 OdLA:ta 4,03 g:n sinkkioksidia läsnäollessa (10 %) tislaten samalla tavalla kuten OdLA:lie on kuvattu. Tämä tislaus toteutettiin paineessa, joka oli n. 2 torria ja n. 180 - 190 °C:n öljyhauteessä. Tislauskolonnin ulkoiset lämpötilat olivat alueella 150 °C - 230 °C:sta kolonnin 20 pohjassa 91 °C - 40 °C:seen kolonnin yläpäässä tislauksen aikana. Mitään yritystä tuotteiden jakamiseksi ei tehty ja ; kerättiin yksi jae, jonka paino oli n. 91 % lähtöaineen ;· OdLLA painosta. GC analyysi osoitti, että jae koostui n.

.· : 19 %:sta LD:tä, 56 %:sta n-oktadekanolia ja 25 %:sta ’ 25 OdLArta. L-LD : meso-LD suhde oli n. 3 : 1. LD-saanto oli *' ! n. 50 %.

·; ; Neljäs tislauskoe toteutettiin 31,6 g:11a OdLLA:ta ’· ’ 33,16 g:n sinkkioksidia (10 %) läsnäollessa. Tislauskolon nin ulkoiset lämpötilat olivat alueella 106 - 155 °C:sta I 30 kolonnin pohjassa 90 °C - 104 °C:seen kolonnin yläpäässä.

: Tislaus toteutettiin paineessa, joka oli n. 1,5 torria, ja ,190 - 210 °C:n öljyhaudelämpötilassa. Kerättiin yksi jae, joka oli lähellä LD:n kiehumispistettä ja jolla oli paino, joka vastasi n. 13 % lähtöaineen OdLLA painosta. Tämä jae \ v 35 sisälsi n. 48 % LD:tä, 43 % 1-oktadekanolia ja 12 % * < * ί 115459 I 95

OdLA:ta, perustuen GC analyysiin. L-LD : meso-LD suhde oli n. 15 : 1. LD-saanto oli n. 18 %. Reaktiojäännöksen GC analyysi osoitti, että se sisälsi n. 2 % LD:tä, 17 % n-ok-tadekanolia, 80 % OdLA:ta ja 1 % OdLLArta. Nämä tulokset 5 osoittavat, että LD voidaan valmistaa OdLLA:sta ja että n-oktadekanolilla ja LD:llä on taipumus tislautua yhdessä toistensa kanssa. Nämä tulokset viittaavat myös siihen, että OdLLA lohkaistuu sisäisessä esterikohdassa n-okta-dekanolin toimesta 0dLA:n muodostamiseksi reaktio-olosuh-10 teissä.

Esimerkki 54 Tämä esimerkki kuvaa tehokkuutta ja parannettua saantoa, kun käytetään lähtöainetta DP:ssä DP 2,02 (määritettynä titraamalla). Esimerkin 35 menetelmä, joka toteu-15 tettiin DP:ssä 2,02, toistettiin pääosin, paitsi että tämän kokeen lähtöaineen DP oli n. 2,9. Alkyylibentseenin ! (AB) lämpötila oli n. 228 °C - 232 °C 54 torrin paineessa.

AB tislattiin hitaasti kolonnin läpi, yläpäähän lisättiin LA syöttöä, jonka DP = 2,95 (2,98:n ja 2,91:n keskiarvo 20 toistotitrauksista). Syöttö lisättiin tipoittain nopeudel la n. yksi tippa/sekunti. Ylälevyn lämpötila oli 168 °C.

: . Syöttöputken lämpötila oli 74 °C - 84 °C ja syöttöastian lämpötila oli 195 - 207 °C. 20 minuutin kuluttua AB ja i raaka LD alkoivat tislautua hitaasti. 61,3 g:n määrän / 25 LA:ta sisältävä syöttö, jonka DP = 2,95, syötettiin yhden ! tunnin aikana, aikaansaaden 9,6 g:n tisleen. AB:n dekan- ·;; toimisen jälkeen raaka LD pestiin alhaisen kiehumispisteen • ’ petrolieetterillä ja tyhjökuivattiin antamaan 6,85 g:n saantoraakaa LD:tä, jonka GC analyysillä analysoitiin si-;,! 1 30 sältävän 64,3 paino-% LD:tä. LD-saanto tässä kokeessa oli : 12,1 %. Tislausastian pohjassa oleva LA, joka saatiin dekantoimalla AB pois, painoi 55,2 g. Aineen reaktiotasa-... paino oli 101 %.

· $ * > > 115459 96

Menetelmä osoittaa, että korkeammissa DP:eissä saannot ja LD:n muodostumisnopeudet ovat alhaisempia kuin DP arvossa 2,02.

Esimerkki 55 5 Esimerkin 35 menetelmä toistettiin, paitsi että LA:ta sisältävällä syötöllä oli DP n. DP 1,5. Aikaansaatiin nopea tislaus. 47,39 g syöttöä lisättiin 1,0 tunnin aikana antamaan 21,28 g pestyä, kuivaa, raaka LD:tä (56 % teoreettisesta saannosta). Kuitenkin tisle GC analyysin 10 mukaisesti sisälsi ainoastaan 20,1 % LD:tä.

Menetelmä osoittaa, että DP arvoilla, jotka ovat alle 2, voidaan aikaansaada raa'an LD:n nopea tislaus, mutta LD:n puhtaus on huomattavasti alhaisempi kuin DP arvossa 2,02 muodostuneen.

15 Vaikka tämän keksinnön erilaisia suoritusmuotoja on kuvattu yksityiskohtaisesti, on ilmeistä, että näiden suoritusmuotojen modifioinnit ja sovellutukset ovat ilmeisiä alaan perehtyneille. On kuitenkin ymmärrettävä, että tällaiset modifioinnit ja sovellutukset kuuluvat tämän kek-20 sinnön piiriin, kuten seuraavissa patenttivaatimuksissa on esitetty.

Claims (32)

1. Menetelmä syklisten estereiden valmistamiseksi, tunnettu siitä, että 5 a) muodostetaan syöttövirtaus, joka sisältää hyd- roksikarboksyylihappoja ja/tai niiden estereitä, suoloja tai amideja; b) käsitellään syöttövirtausta syklisen esterin muodostamiseksi suoraan kaksijäsenisestä oligomeeristä, 10 joka on muodostunut minkä tahansa kahden, kohdassa a) luetellun komponentin yksinkertaisella esteröintireaktiolla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtaus käsittää lisäksi orgaanista liotinta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotin on valittu ryhmästä : bentseeni, tolueeni, etyylibentseeni, ksyleenit, kumeeni, trimetyylibentseenit, asetonitriili, halogenoidut aromaattiset liuottimet, hiilivedyt ja niiden seokset.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtauksen käsittely ·’· ·' käsittää nestefaasisyöttövirtauksen käsittelyn poistamalla ; · vettä syöttövirtauksesta syklisten estereiden muodostumi- sen edistämiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, Mil ' > tunnettu siitä, että se käsittää veden poistami- t » t sen syöttövirtauksesta kunnes syöttövirtauksen DP on pie-nempi tai yhtä suuri kuin noin 4 syklisen esterin muodos-. . tamiseksi. t » » j » »

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtauksen käsittely 'f; käsittää veden poistamisen atseotrooppisessa muodossa syöttövirtauksesta, jossa komponentit on laimennettu at- > i · seotrooppiseen liuttimeen. * * * ‘ ‘ 35

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, » · ’ * « · ’* *·' tunnettu siitä, että vaihe, jossa vettä poiste- 115459 taan, käsittää syöttövirtauksen kuumentamisen lämpötilaan, joka on tehokas poistamaan atseotroopit.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtaus pidetään läm-5 pötilassa noin 55 - 250 °C paineessa noin 10 - 150 torr.

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksikarboksyylihappojen ja/tai niiden estereiden, suolojen tai amidien konsentraa-tio syöttövirtauksessa on alle 75 paino-%.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksikarboksyylihappojen ja/tai niiden estereiden, suolojen tai amidien konsentraa-tio syöttövirtauksessa on alle 50 paino-%.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että hydroksikarboksyylihappojen ja/tai niiden estereiden, suolojen tai amidien konsentraa-tio syöttövirtauksessa on alle 25 paino-%.

12. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtaus sisältää li- 20 saksi esteröintikatalyyttiä, joka on valittu ryhmästä io-ninvaihtohartsit, zeoliitit, liukoiset hapot, alumiinipoh- • * ’·>> jäiset katalyytit, metallikatalyytit, entsyymit, piidiok- * » : · sidipohjaiset katalyytit, mallikatalyytit, misellikatalyy- » I tit ja niiden seokset. n* 25

13. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, » * * » ·* tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää estoai- ,V. neen, joka on valittu ryhmästä anhydridit, ketonit ja al- dehydit.

. . 14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, ;;/ 30 tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi syklisen i * *;·* esterin talteenottamisen menetelmällä, joka on valittu •: * * * ryhmästä kiteytys, liuotinuutto, pesu liuottimena, kroma- tografia, membraanijakaminen, tislaus ja sublimaatio. • i ·

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että syklinen esteri kiteytetään *. mainitusta tuotevirtauksesta menetelmällä, jossa 115459 s a) liuotinta, joka on valittu ryhmästä tolueeni, bentseeni ja niiden seokset, Hätään virtaukseen; b) syklinen esteri kiteytetään siitä; ja c) kiteytetty syklinen esteri kuivataan.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että talteenottovaihe käsittää syklisen esterin uuttamisen vesipitoiseen uuttoliuotti-meen, jolloin syklisen esterin liukoisuus on suurempi uut-toliuottimeen kuin syöttövirtauksen jatkuvaan faasiin.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttövirtauksen käsittely käsittää a) syöttövirtauksen osan haihduttamisen; ja b) syöttövirtauksen haihdutetun osan saattamisen 15 reagoimaan reaktiovyöhykkeessä, jossa ylläpidetään riittävät paine- ja lämpötilaolosuhteet haihdutetun osan pitämä- ! seksi haihdutetussa tilassa ja syklisen esterin muodosta miseksi .

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että mainittu osa syöttövirtauk-sesta haihdutetaan ennen sen tuloa reaktiovyöhykkeeseen.

* * "... : 19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, j - tunnettu siitä, että lämpötila reaktiovyöhykkeesä j on noin 150 - 250 °C ja paine reaktiovyöhykkeessä on 10 - ;· 25 900 torr. III! d.

20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, t f - » tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi ei- i reaktiivisen kantajakaasun johtamisen reaktiovyöhykkeen . . läpi.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, t t ’y*’ tunnettu siitä, että kantajakaasu on typpi.

*; * *: 22. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiovyöhyke käsittää li- t t * säksi esteröintikatalyytin, joka on valittu ryhmästä alu- ► » ; y 35 miinioksidi, piidioksidi, berylliumoksidi, yttriumoksidi, *· zirkoniumoksidi, sekametallioksidit ja niiden seokset. 115459

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyytti on alumiinioksi-dipohjainen katalyytti.

24. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi syklisen esterin talteenottamisen reaktiovyöhykkeestä siten, että reagoinut syöttövirta kondensoidaan lämpötilaan, joka on alempi kuin lämpötila, jossa reagoinut syöttövirta on höy-ryfaasissa.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi syklisen esterin erottamisen kondensoituneesta reagoineesta syöttö-virtauksesta, ja syklisestä esteristä köytynyt fraktio pa-lautetan syöttövirtaukseen.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syklinen esteri kuivataan ja puhdistetaan edellen uudelleenkiteyttämällä koostumuksesta, joka sisältää komponentteja, jotka on valittu ryhmästä metyyli-isobutyyliketoni, etyyliasetaatti, butyyliasetaat-| 20 ti ja niiden seokset.

27. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu- .V ; kainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksi- • ' · karboksyylihapot ja/tai niden esterit, suolat tai amidit : on valittu ryhmästä maitohappo, glykolihappo, viinihappo, ·:» 25 mantelihappo, bentsyylihappo, 1-hydroksi-l-sykloheks- ... aanikarboksyylihappo, 2-hydroksi-2-(2-tetrahydrofuran- i < M yyli)-etaanihappo, 2-hydroksi-2-(2-tetrahydrofenyyli) - t t I etaanihappo, 2-hydroksi-2-(2-furanyyli)etaanihappo, 2- . , hydroksi-2-fenyylipropionihappo, 2-hydroksi-2-metyyli- ' * » 30 propionihappo, 2-hydroksi-2-metyylivoihappo, 2-hydroksi- 'y' voihappo, 2-hydroksipentaanihappo ja niiden seokset.

28. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu-kainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksi-karboksyylihappo ja/tai sen esterit, suolat tai amidit on 35 valittu ryhmästä maitohappo, glykolihappo, viinihappo, 115459 j laktaattisuola, glykolaattisuola, tartraattisuola ja niiden seokset.

29. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksi- 5 karboksyylihappo ja/tai sen esteri, suola tai amidi on maitohappo tai laktaattisuola.

30. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydroksi-karboksyylihappo on ammoniumlaktaatti.

31. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään 5 % mainitusta hydroksikarboksyylihaposta, sen esteristä, suolasta tai amidista muutetaan sykliseksi esteriksi.

32. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu-15 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä on jatkuva. i j • · « I I > « * « • I » » » • t • » • * ‘ ' · ( » ‘ * li » · J · » il · > · I · • ( > · » » · » · • · » I i » I * » I · » « * j 102 1 1 5459 i !