ES2246385T3 - Procedimiento para la produccion de glicolido y composicion de acido glicolico. - Google Patents

Procedimiento para la produccion de glicolido y composicion de acido glicolico.

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ES2246385T3 ES02701729T ES02701729T ES2246385T3 ES 2246385 T3 ES2246385 T3 ES 2246385T3 ES 02701729 T ES02701729 T ES 02701729T ES 02701729 T ES02701729 T ES 02701729T ES 2246385 T3 ES2246385 T3 ES 2246385T3
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K Nishiki Res. Lab. Kureha Kagaku Kogyo K.K. Yamane
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Abstract

Procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización por calentamiento de un oligómero de ácido glicólico en presencia o en ausencia de un disolvente, en el que: se lleva a cabo una reacción de despolimerización en la que: (1) el contenido de iones de metal alcalino en un sistema de reacción de despolimerización que contiene oligómero de ácido glicólico se controla para que sea 0, 001% en masa o menos, (2) se permite la presencia de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización, o (3) el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización se controla para que sea 0, 001% en masa o inferior, y se permite la presencia de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización.

Description

Procedimiento para la producción de glicólido y composición de ácido glicólico.
Campo de la invención
La presente invención se refiere de manera general a un procedimiento para la producción de glicólido, que es un éster de dímero cíclico del ácido glicólico, y más particularmente a un procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización por calentamiento de un oligómero del ácido glicólido, lo que garantiza que la reacción de despolimerización pueda llevarse a cabo de manera estable, obteniendo glicólido de manera económica aunque eficiente.
El glicólido obtenido mediante el procedimiento de producción de la invención resulta adecuado como material de partida para los copolímeros de ácido poliglicólico y de ácido glicólico, que son polímeros biodegradables útiles y polímeros que presentan propiedades de barrera a los gases, etc.
Antecedentes de la invención
El ácido poliglicólico es un poliéster formado por deshidratación-policondensación del ácido glicólico (es decir, ácido \alpha-hidroxiacético) y que presenta la fórmula siguiente:
1
en la que n se refiere al número de unidades repetitivas.
El ácido poliglicólico es un polímero biodegradable que resulta hidrolizado in vivo y, en ambientes naturales, resulta metabolizado y descompuesto por los microorganismos, formando agua y gas ácido carbónico. Por este motivo, en la actualidad el ácido poliglicólico despierta interés como sustituto ecológico de polímeros para materiales médicos o como resinas de uso general, así como para materiales que presentan propiedades de barrera a los gases. Sin embargo, todavía resulta difícil obtener cualquier ácido poliglicólico que presente un elevado peso molecular por medio de la deshidratación-policondensación del ácido glicólico.
De acuerdo con otro procedimiento de producción de ácido poliglicólico conocido hasta el momento en la técnica, en primer lugar se sintetiza glicólido, que es un éster de dímero cíclico. A continuación, este glicólido se somete a polimerización con apertura de anillo en presencia de un catalizador (por ejemplo octoato estañoso). El polímero resultante es un ácido poliglicólico que con frecuencia se denomina poliglicólido debido a que es un polímero de anillos abiertos de glicólido.
2
en la que n es el número de unidades repetitivas.
Con el fin de producir ácido poliglicólico con un peso molecular elevado mediante la polimerización con apertura de anillo del glicólido, se necesita utilizar glicólido de alta pureza como material de partida. De esta manera, con el fin de utilizar glicólido como material de partida para producir ácido poliglicólico a escala industrial resulta esencial establecer los medios técnicos capaces de suministrar de manera económica dicho glicólido de alta pureza.
El glicólido es un compuesto de éster cíclico que presenta una estructura en la que dos moléculas de agua han sido eliminadas de dos moléculas de ácido glicólico. Sin embargo, no puede producirse cualquier glicólido mediante la reacción de esterificación del ácido glicólido por deshidratación directa. Hasta el momento, se han propuesto diversos procedimientos de producción de glicólido.
La patente US nº 2.668.162 da a conocer un procedimiento en el que se tritura un oligómero de ácido glicólico para formar polvos y se calienta a una temperatura comprendida entre 270ºC y 285ºC bajo un vacío ultraelevado (12 a 15 Torr (1,6 a 2,0 kPa)) mientras se alimentan los polvos a un reactor en pequeñas porciones (a aproximadamente 20 g/h) para la despolimerización y se atrapa el vapor resultante que contiene glicólido. Este procedimiento, aunque resulta adecuado para la producción a pequeña escala, se observa que resulta problemático para la producción a gran escala y por lo tanto que resulta inadecuado para la producción en masa. Además, este procedimiento provoca que el oligómero se haga más pesado al calentarlo y por lo tanto queda una gran cantidad del mismo en forma de residuos dentro del reactor, resultando en rendimientos reducidos de glicólido y en la necesidad de limpiar los residuos. Además, el procedimiento provoca que sea más probable que el glicólido (con un punto de fusión comprendido entre 82ºC y 83ºC) y los productos secundarios se separen en las líneas de recuperación, llegando a provocar problemas tales como el atasco de la línea.
La patente US nº 4.727.163 muestra un procedimiento para la producción de glicólido en el que se utiliza como sustrato un poliéter que presenta una buena estabilidad térmica, seguidamente se copolimeriza en bloque una pequeña cantidad de ácido glicólico con el sustrato, obteniendo un copolímero en bloque, y el copolímero finalmente se calienta para la despolimerización. Sin embargo, este procedimiento de copolimerización en bloque es de difícil manipulación e incurre en algunos costes considerables de producción. Además, el procedimiento provoca que sea probable que el glicólido y los productos secundarios se separen en las líneas de recuperación, llevando a problemas tales como el atasco de línea.
Las patentes US nº 4.835.293 y US nº 5.023.349 dan a conocer un procedimiento en el que un oligómero de ácido \alpha-hidroxicarboxílico, tal como un oligómero de ácido poliglicólico, se calienta para formar un fundido, y un éster de dímero cíclico, tal como el glicólico producido y que se desprende por vaporización de la superficie del fundido, es arrastrado en un gas inerte tal como gas nitrógeno y resulta extraído en un disolvente de bajo punto de ebullición, tal como acetona o acetato de etilo, para su recuperación. Con este procedimiento todavía resulta difícil recortar los costes de producción debido a problemas tales como una tasa de formación lenta del éster de dímero cíclico, la posible formación de materiales pesados en el fundido y la necesidad de precalentamiento para insuflar una gran cantidad de gas inerte dentro del fundido.
La patente francesa nº 2692263-A1 da a conocer un procedimiento para la producción de un éster de dímero cíclico en el que se añade un oligómero de un ácido \alpha-hidroxicarboxílico o de su éster o sal, a un disolvente al que se ha añadido un catalizador y después se somete a agitación en presencia de calor para la descomposición catalítica. Este procedimiento se realiza bajo presión normal o aplicada, utilizando un disolvente adecuado para arrastrar el éster de dímero cíclico en el mismo en un estado de fase gaseosa. A continuación, la fase gaseosa se condensa para la recuperación del éster de dímero cíclico y el disolvente. La especificación se refiere a únicamente un ejemplo en el que se utiliza un oligómero de ácido láctico como carga en bruto y se utiliza dodecano (que presenta un punto de ebullición de aproximadamente 214ºC) como el disolvente. Sin embargo, los resultados de los experimentos de seguimiento realizados por los inventores bajo condiciones iguales a las descritas en el ejemplo y utilizando un oligómero de ácido glicólico y dodecano muestran que empiezan a formarse materiales pesados con el inicio de la reacción de despolimerización, que la formación de glicólido se detiene en un momento en el que se está formando una cantidad muy pequeña de glicólido y que se requiere gran cantidad de trabajo para limpiar los residuos de reacción debido a que son excesivamente viscosos.
La patente JP nº A 09-328481 presentada por el solicitante de la presente solicitud (patente US nº 5.830.991) da a conocer un procedimiento que comprende las etapas de calentamiento y despolimerización de un oligómero de ácido \alpha-hidroxicarboxílico, tal como un oligómero de ácido glicólico, en un disolvente orgánico polar que presenta un punto de ebullición elevado y la extracción por destilación del éster de dímero cíclico resultante, tal como el glicólido, junto con el disolvente orgánico polar y la extracción del éster de dímero cíclico de los destilados.
Los resultados de la investigación posterior de los inventores han demostrado que si se utiliza un polialquilenglicol éter que presente una estabilidad térmica satisfactoria como el disolvente orgánico polar en dicho procedimiento, pueden conseguirse reducciones de costes mediante el reciclado del disolvente. Sin embargo, cuando se despolimeriza en un disolvente orgánico polar de alto punto de ebullición un oligómero de ácido glicólico sintetizado con una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente, resulta difícil obtener glicólido de alta pureza de manera económica aunque a alto rendimiento, debido a que la solución de reacción ennegrece en un tiempo relativamente corto y se depositan materiales pesados sobre la superficie de las paredes del reactor.
A la vista de dichos niveles técnicos, se requieren mejoras adicionales con el propósito de producir glicólido de alta pureza a escala industrial pero de manera eficiente así como a bajo coste.
Objetivos y sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización de un oligómero de ácido glicólico, que permite llevar a cabo una reacción de despolimerización de manera estable, con lo que puede producirse glicólido de manera económica aunque eficiente.
Otro objetivo de la invención es proporcionar una composición de ácido glicólico que sea un material crudo para el oligómero de ácido glicólico, que permita llevar a cabo la reacción de despolimerización de manera estable.
Como resultado de la búsqueda de la causa por parte de los inventores, al despolimerizar un oligómero de ácido glicólico sintetizado mediante la utilización de una solución acuosa de grado industrial de ácido glicólico (suministrada para el propósito de la producción a escala industrial), el sistema de reacción de despolimerización se convierte en inestable en un tiempo relativamente corto, se ha descubierto que una cantidad traza de iones de metal alcalino contenidos en el oligómero de ácido glicólico es atribuible a dicha causa.
Como consecuencia de la reacción de despolimerización de un oligómero de ácido glicólico sintetizado mediante purificación o mediante otro procedimiento para procesar una solución acuosa de grado industrial de ácido glicólico con el fin de reducir su contenido de iones de metal alcalino hasta un límite específico o inferior, se ha descubierto que la reacción de despolimerización puede mantenerse en condiciones estables durante un periodo prolongado de tiempo.
Incluso con una solución acuosa de grado industrial de ácido glicólico, se ha descubierto nuevamente que si se sintetiza un oligómero de ácido glicólico mediante la adición al mismo de un sulfato y/o de una sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, entonces resulta posible garantizar la estabilidad a largo plazo de la reacción de despolimerización incluso en presencia de iones de metal alcalino, debido a que el sulfato y/o la sal de ácido orgánico contenidos en el oligómero en la forma de catión divalente o polivalente actúan como estabilizadores. Mediante la utilización de un oligómero de ácido glicólico, en el que se ha reducido tanto como resulta posible el contenido de iones de metal alcalino y que contiene como estabilizador por lo menos una sal seleccionada de entre el grupo constituido por sulfatos y sales de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, se ha descubierto además que la estabilidad a largo plazo de la despolimerización puede mejorarse mucho.
El sistema de reacción de despolimerización utilizado en la presente invención, por ejemplo, incluye un sistema compuesto sustancialmente de un oligómero de ácido glicólico solo y de un sistema que comprende un oligómero de ácido glicólico y un disolvente opcionalmente con otros componentes, tales como un solubilizador. En la invención, resulta ventajoso controlar el contenido de iones de metal alcalino en estos sistemas de reacción de despolimerización y permitir la presencia en los mismos de sulfato y/o de sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente. Cuando se utiliza el disolvente, el solubilizador y otros, además del oligómero de ácido glicólico, también resulta favorable controlar el contenido de iones de metal alcalino en estos subcomponentes.
El compuesto orgánico no básico de alto punto de ebullición que resulta adecuado como solubilizador, incluso cuando no se utiliza en combinación con cualquier otro disolvente orgánico, permite que transcurra regularmente la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico.
Estos resultados forman la base de la presente invención.
De esta manera, la presente invención proporciona un procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización por calentamiento de un oligómero de ácido glicólico en presencia o en ausencia de un disolvente, caracterizado porque la reacción de despolimerización se lleva a cabo mientras:
(1) el contenido de iones de metal alcalino en un sistema de reacción de despolimerización que contiene oligómero de ácido glicólico se controla al 0,001% en masa o inferior,
(2) se permite la presencia como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, o
(3) el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización se controla al 0,001% en masa o inferior y se permite la presencia como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos.
De acuerdo con la invención, también se proporciona una composición de ácido glicólico en la que hay un contenido comprendido entre 0,01 y 10 gramos de un sulfato o de una sal de ácido orgánico por mol de ácido glicólico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos.
Mejor modo de poner en práctica la invención 1. Sistema de reacción de despolimerización
A título de ejemplo no limitativo, el procedimiento de despolimerización utilizable en la presente invención incluye la despolimerización de fundido (patente US nº 2.668.162), la despolimerización en solución (patente US nº 5.830.991 correspondiente a la patente JP nº A 09-328481) y la despolimerización en fase sólida.
De esta manera, el "sistema de reacción de despolimerización que contiene oligómero de ácido glicólico" utilizado en la presente invención se entiende que se refiere a un sistema compuesto sustancialmente por un oligómero de ácido glicólico solo y libre de cualquier disolvente y de un sistema que comprende oligómero de ácido glicólico y un disolvente, dependiendo del procedimiento de despolimerización utilizado.
2. Iones de metal alcalino
Los iones de metal alcalino que deben reducirse en términos de la cantidad presente en el sistema de reacción de despolimerización, incluyendo los de metales alcalinos, tales como litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Los iones de sodio y de potasio es probable que se encuentren en cantidades mayores que el resto. Más específicamente, una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente de ácido glicólico contiene una cantidad traza de iones sodio; en la mayoría de casos, una solución acuosa en masa al 70% de ácido glicólico contiene iones sodio en una cantidad superior al 0,01% en masa. Una oligómero de ácido glicólico obtenido mediante la deshidratación-policondensación de una solución acuosa de ácido glicólico que contiene 0,01% en masa de iones sodio contiene iones sodio en una cantidad del orden de 0,02% en masa.
3. Procedimiento para reducir el contenido de iones de metal alcalino
En la invención, el sistema de reacción de despolimerización preferentemente debe estar sustancialmente libre de cualquier ión de metal alcalino. Debido a que el límite de cuantificación del procedimiento utilizado en la presente invención para la medición de los iones de metal alcalino es de 0,001% en masa, resulta preferible controlar el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización a 0,001% en masa o menos y especialmente a menos de 0,001% en masa. Debido a que el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización es excesivamente elevado, es probable que se produzcan algunos inconvenientes; por ejemplo, el sistema de reacción de despolimerización ennegrece en un periodo de tiempo relativamente corto durante la reacción de despolimerización por calentamiento a temperatura elevada, el producto glicólido resulta contaminado con impurezas y se depositan materiales pesados sobre la superficie de las paredes del reactor. Si se permite la presencia como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización de sulfato y/o de sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, entonces puede mantenerse la estabilidad de la reacción de despolimerización incluso cuando el contenido de iones de metal alcalino es elevado. Sin embargo, en este caso también, resulta deseable reducir el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización, haciendo de esta manera que la estabilidad sea mucho más
elevada.
Los iones de metal alcalino pueden eliminarse sustancialmente del interior del sistema de reacción de despolimerización reduciendo el contenido de iones de metal alcalino en el oligómero de ácido glicólico, reduciendo el contenido de iones de metal alcalino en otros componentes, tales como el disolvente y el solubilizador o similar. En la invención, preferentemente debe reducirse el contenido de iones de metal alcalino mediante la utilización de estos medios en combinación.
Los iones de metal alcalino con frecuencia se introducen en el sistema de reacción de despolimerización a través del oligómero de ácido glicólico utilizado para la reacción de despolimerización. De esta manera, se desea reducir el contenido de iones de metal alcalino en el oligómero de ácido glicólico. Con el fin de reducir el contenido de iones de metal alcalino en el oligómero de ácido glicólico, resulta ventajoso purificar el ácido glicólico o su solución acuosa, que es el material de partida, reduciendo de esta manera el contenido de iones de metal alcalino en el mismo. Alternativamente, puede confiarse en un alquil éster de ácido glicólico que se encuentre libre de cualquier ión de metal alcalino.
El oligómero de ácido glicólico puede obtenerse mediante la reacción de condensación de ácido glicólico, de éster de ácido glicólico o de sal de ácido glicólico. Mediante la utilización de ácido glicólico, de éster de ácido glicólico o de sal de ácido glicólico sustancialmente libres de cualquier ión de metal alcalino, resulta posible obtener un oligómero de ácido glicólico con un contenido de iones de metal alcalino considerablemente reducidos. Por ejemplo, puede obtenerse un ácido glicólico que no contenga iones de metal alcalino mediante la desionización de una solución acuosa de grado industrial de ácido glicólico a través de una resina de intercambio iónico, recristalizando ácido glicólico o mediante un procedimiento similar.
Puede obtenerse un ácido glicólico de alta pureza mediante la destilación o de otra manera purificando un alquil éster de ácido glicólico, preferentemente un alquil éster de ácido glicólico que presenta un grupo alquil éster C_{1} a C_{4} y después hidrolizando el producto resultante. La purificación mediante destilación, debido a que es más simple que la recristalización del ácido glicólico, es adecuada para la comercialización. El oligómero de ácido glicólico sustancialmente libre de cualquier ión de metal alcalino también puede obtenerse mediante la condensación del alquil éster de ácido glicólico purificado. La reacción de condensación del alquil éster de ácido glicólico hace posible obviar cualquier etapa de hidrólisis para formar ácido glicólico.
También puede resultar adecuado como el oligómero de ácido glicólico utilizado en la presente invención, un oligómero de ácido glicólico obtenido mediante la condensación de una mezcla de ácido glicólico sustancialmente libre de cualquier ión de metal alcalino y un alquil éster de ácido glicólico. Esta mezcla puede obtenerse añadiendo ácido glicólico al alquil éster de ácido glicólico o, alternativamente, hidrolizando una parte del alquil éster de ácido glicólico. Mediante la utilización de esta mezcla, resulta posible acelerar la tasa de reacción más que con la sola reacción de condensación del alquil éster de ácido glicólico.
El alquil éster de ácido glicólico se sintetiza mediante la reacción de reducción de un dialquil oxalato, la alcoholisis de un oligómero de ácido glicólico o un procedimiento similar y se purifica mediante destilación, etc. Los alquil ésteres de ácido glicólico que presentan grupos alquil éster C_{1} a C_{4} son preferentes en vista de su facilidad de destilación, facilidad de hidrólisis y facilidad de reacción directa de condensación, aunque el más preferente es el metil
glicolato.
Cuando se incorporan otros componentes al sistema de reacción de despolimerización, tales como el disolvente y el solubilizador, el contenido de iones de metal alcalino contenidos en el mismo debe reducirse preferentemente al 0,001% en masa o menor y especialmente a menos del 0,001% en masa. Estos componentes pueden purificarse mediante destilación, desionización con una resina de intercambio iónico, etc.
4. Sulfato y/o sal de ácido orgánico, cada uno de ellos en forma de catión divalente o polivalente
Al despolimerizar por calentamiento los oligómeros de ácido glicólico, es probable que se produzcan algunos fenómenos desfavorables; por ejemplo, una solución de reacción de despolimerización se encuentra considerablemente coloreada, se forman materiales pesados y se depositan sobre la superficie de las paredes del reactor y los destilados están contaminados. Ello es cierto particularmente para el caso en el que los iones de metal alcalino están sustancialmente presentes en los sistemas de reacción de despolimerización. Si se permite la presencia de sulfato y/o de sales de ácido orgánico, cada uno de ellos en la forma de catión divalente o polivalente, como estabilizador en un sistema de reacción de despolimerización de acuerdo con el procedimiento de la invención para estabilizar una reacción de despolimerización, resulta posible eliminar dichos fenómenos.
El sulfato en la forma de catión divalente o polivalente, por ejemplo, incluye sulfatos metálicos, tales como sulfato de magnesio, sulfato de níquel, sulfatos de hierro, sulfatos de cobre, sulfato de cinc, sulfato de circonio y sulfato de aluminio. Habitualmente, aunque no exclusivamente, los cationes puede ser divalentes, trivalentes o tetravalentes. El sulfato férrico y el sulfato cúprico son sulfatos de hierro y sulfatos de cobre típicos, respectivamente. De estos sulfatos, el sulfato férrico resulta ventajoso en vista del coste. Como sal de ácido orgánico pueden utilizarse las sales catiónicas divalentes o polivalentes de ácidos alifáticos, de ácidos aromáticos, etc. El ácido orgánico que es un ácido conjugado, por ejemplo, incluye ácidos carboxílicos alifáticos, tales como ácido fórmico, ácido acético, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido láctico, ácido glicólico, ácido butanoico, ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido dodecanoico, ácido esteárico y ácido oleico; ácidos carboxílicos aromáticos, tales como ácido ftálico, ácido benzoico y ácido salicílico; y otros. De éstos, son preferentes los ácidos carboxílicos alifáticos, aunque es particularmente preferente el ácido \alpha-hidroxiacético, tal como ácido láctico y ácido glicólico. Como catión divalente o polivalente de las sales de ácido orgánico, por ejemplo se hace referencia al magnesio, níquel, hierro, cobre, cinc, circonio y aluminio. Habitualmente aunque no exclusivamente, los cationes son divalentes, trivalentes o tetravalentes. De estas sales de ácido orgánico, se utiliza preferentemente el lactato de aluminio. Estas sales de ácido orgánico puede utilizarse solas o en combinación de dos o más, o alternativamente, pueden utilizarse en combinación con el sulfato. Estos sulfatos y las sales de ácido orgánico pueden utilizarse solos o en combinación de dos o más.
Debe permitirse preferentemente la presencia en el sistema de reacción de despolimerización del sulfato y/o de la sal de ácido orgánico, en la forma de catión divalente o polivalente, mediante su adición al sistema de reacción de despolimerización que contiene oligómeros de ácido glicólico, incorporándolos en el oligómero de ácido glicólico, etc. Con el fin de incorporar el sulfato y/o la sal de ácido orgánico, en forma de catión divalente o polivalente, a un oligómero de ácido glicólico, éste puede sintetizarse mientras se añade al material crudo, tal como el ácido glicólico, el sulfato y/o sal de ácido orgánico se encuentra en forma de catión divalente o polivalente.
Habitualmente, la cantidad de catión divalente o polivalente presente en el sistema de reacción de despolimerización debe encontrarse comprendida en el intervalo entre el 0,001% y el 5% en masa, preferentemente entre el 0,01% y el 3% en masa y más preferentemente entre el 0,05% y el 2% en masa. En la mayoría de casos, la estabilización a largo plazo de la reacción de despolimerización puede conseguirse permitiendo la presencia de entre el 0,05% y el 0,5% en masa de catión divalente o polivalente en el sistema de reacción de despolimerización.
Cuando la cantidad de iones de metal alcalino contenida en el oligómero de ácido glicólico es conocida, resulta preferible que en el momento de la síntesis del oligómero de ácido glicólico, se controle el contenido de catión divalente o polivalente de tal manera que se encuentre en una cantidad entre 1 y 100 veces (en masa) mayor, especialmente de 1,5 a 30 veces mayor, y más especialmente de 2 a 5 veces mayor que la cantidad de iones de metal alcalino. Debido a que el contenido de catión divalente o polivalente es excesivamente bajo, no puede conseguirse un efecto suficiente de estabilización. Un exceso provoca que se sature el efecto de estabilización, resultando en incrementos de coste y en un incremento en el volumen del sistema de reacción de despolimerización. Cuando la cantidad de iones de metal alcalino contenida en el oligómero de ácido glicólico es conocida, resulta aceptable añadir el sulfato y/o la sal de ácido orgánico, en forma de catión divalente o polivalente, al sistema de reacción de despolimerización en la proporción cuantitativa indicada anteriormente.
Si se permite la presencia como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización del sulfato y/o de la sal de ácido orgánico, en forma de catión divalente o polivalente, y simultáneamente se controla el contenido de iones de metal alcalino a 0,001% en masa o menor, entonces puede estabilizarse mucho más la reacción de despolimeriza-
ción.
5. Síntesis de oligómero de ácido glicólico
Los oligómeros de ácido glicólico pueden sintetizarse mediante calentamiento de ácido glicólico, de éster de ácido glicólico o de sal de ácido glicólico, habitualmente hasta una temperatura entre 100ºC y 250ºC y preferentemente hasta una temperatura entre 140ºC y 230ºC bajo presión reducida, presión normal o presión aplicada y, si resulta necesario, en presencia de un catalizador de condensación o de un catalizador de intercambio de éster, de manera que se lleve a cabo una reacción de condensación o una reacción de intercambio de éster hasta que no se observen cantidades sustanciales de materiales de bajo peso molecular, tales como agua y alcohol, en el destilado.
Si se utiliza un producto purificado de ácido glicólico con un contenido reducido de iones de metal alcalino como material de partida, tal como ácido glicólico, puede reducirse previamente el contenido de iones de metal alcalino en el oligómero de ácido glicólico. Si se añade al sistema de reacción el sulfato y/o la sal de ácido orgánico en forma de catión divalente o polivalente, los cationes divalentes o polivalentes pueden encontrarse contenidos previamente en el oligómero de ácido glicólico.
El oligómero de ácido glicólico resultante puede utilizarse directamente para la reacción de despolimerización. Si el oligómero de ácido glicólico resultante se lava con un no disolvente, tal como benceno o tolueno, pueden eliminarse del mismo materiales no reaccionados o de bajo peso molecular. Respecto a los rendimientos de glicólido, el oligómero de ácido glicólico utilizado debe presentar un punto de fusión de habitualmente 140ºC o mayor, preferentemente de 160º o mayor y más preferentemente de 180ºC o mayor. El "punto de fusión (Tm)" utilizado en la presente memoria se entiende que se refiere al punto de fusión detectado con un calorímetro de escaneo diferencial (DSC) al calentar una muestra a una tasa de 10ºC/minuto en una atmósfera de gas inerte.
6. Reacción de despolimerización
Tal como se ha explicado anteriormente, la reacción de despolimerización de oligómeros de ácido glicólico, por ejemplo, puede llevarse a cabo mediante despolimerización de fundido, despolimerización en solución, despolimerización en fase sólida, etc. De estos procedimientos, la despolimerización en fundido y la despolimerización en fase sólida se llevan a cabo utilizando sustancialmente un oligómero de ácido glicólico solo, en ausencia de cualquier disolvente. Sin embargo, para producir glicólido en masa de manera estable pero a escala industrial, resulta preferible utilizar una solución de despolimerización en la que los oligómeros de ácido glicólico se despolimericen en presencia de un disolvente, tal como un disolvente orgánico o inorgánico.
7. Despolimerización en solución
Un procedimiento de despolimerización en solución utilizado preferentemente en la presente invención incluye las etapas (I), (II) y (III) siguientes:
(I) Se calienta bajo presión normal o presión reducida una mezcla que comprende un oligómero de ácido glicólico y un disolvente orgánico que presenta un punto de ebullición entre 230ºC y 450ºC con el fin de disolver el oligómero de ácido glicólico en el disolvente orgánico hasta que la proporción de fase fundido de oligómero de ácido glicólico en la mezcla se reduzca hasta 0,5 o menos.
(II) La solución obtenida en la etapa (I) se calienta bajo presión normal o presión reducida con el fin de despolimerizar el oligómero de ácido glicólico y el glicólido formado mediante despolimerización se codestila junto con el disolvente orgánico extrayéndolos del sistema de reacción de despolimerización.
(III) Se recupera de los destilados el glicólido obtenido mediante destilación.
Si en la etapa (II) se añaden cargas frescas del oligómero de ácido glicólico y del disolvente orgánico al sistema de reacción de despolimerización durante o después de que se extraigan por codestilación el glicólido y el disolvente orgánico, resulta posible llevar a cabo la despolimerización de manera continua o de manera repetida.
El disolvente orgánico de alto punto de ebullición debe utilizarse en cantidades de habitualmente 0,3 a 50 veces (en masa) mayores, preferentemente de 0,5 a 20 veces mayores, y más preferentemente de 1 a 10 veces mayores que la cantidad de oligómero de ácido glicólico. Se calienta una mezcla que comprende un oligómero de ácido glicólico y un disolvente orgánico, si resulta necesario, con aditivos, tales como un solubilizador, hasta una temperatura de habitualmente 230ºC o mayor, bajo presión normal o presión reducida, con el fin de disolver la totalidad o una parte sustancial del oligómero en el disolvente orgánico. Más exactamente, se disuelve el oligómero de ácido glicólico en el disolvente orgánico hasta que la proporción de fase de fundido de oligómero de ácido glicólico en la mezcla se reduzca hasta 0,5 o menos.
Cuando no se disuelve una parte sustancial de oligómero de ácido glicólico en el disolvente orgánico, la proporción de fase de fundido de oligómero se hace demasiado elevada para extraer el glicólido por destilación. Además, es probable que se produzcan reacciones de formación de materiales pesados en la fase de fundido de oligómero. Mediante la despolimerización del oligómero de ácido glicólico en estado de solución, puede incrementarse mucho más la tasa de formación de glicólido generado y extraído por vaporización de la superficie del oligómero. A este respecto, resulta preferente que al calentar la mezcla hasta una temperatura a la que se produce la despolimerización, el oligómero de ácido glicólico ya se encuentre completamente disuelto en el disolvente orgánico; se evita cualquier separación de fases de la fase de fundido.
Se indica que el término "proporción de la fase de fundido de oligómero de ácido glicólico" se refiere a la proporción de volúmenes de la fase de fundido de oligómero formada en un disolvente orgánico actualmente utilizado, con la condición de que el volumen de la fase de fundido de oligómero formado en el disolvente, tal como la parafina líquida, en la que el oligómero de ácido glicólico es sustancialmente insoluble, es de 1.
El calentamiento se lleva a cabo bajo presión normal o presión reducida; sin embargo, preferentemente debe llevarse a cabo bajo presión reducida, de aproximadamente 0,1 a 90 kPa. El calentamiento es deseable que se lleve a cabo en una atmósfera inerte. La mezcla se calienta hasta por lo menos 230ºC, a la que se produce la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico. Sin embargo, habitualmente la mezcla se calienta a temperaturas de entre 230ºC y 320ºC, preferentemente de entre 235ºC y 300ºC y más preferentemente de entre 240ºC y 290ºC.
Mediante calentamiento tiene lugar la despolimerización del oligómero de ácido glicólico y se extrae por codestilación el glicólido junto con el disolvente orgánico. Debido a que el glicólido resultante se extrae por codestilación junto con el disolvente orgánico, resulta posible evitar cualquier deposición de glicólido sobre la superficie de las paredes del reactor y en las líneas, que de otra manera provocaría la acumulación de glicólido. A continuación, se guían los destilados fuera del sistema de reacción de despolimerización con el fin de recuperar el glicólido de los mismos. Se enfrían los destilados, si resulta necesario, añadiendo a los mismos un no disolvente, de manera que se separa el glicólido y se solidifica. Se aísla el glicólido separado del licor madre mediante filtración, sedimentación centrífuga, decantación, etc. Si resulta necesario, se lava o se extrae el glicólido aislado con un no disolvente, tal como ciclohexano o éter, y después se recristaliza con acetato de etilo o similar. El glicólido también puede purificarse mediante destilación.
El licor madre, que se ha aislado el glicólido, puede reciclarse sin purificación. Alternativamente, el licor madre puede separarse por filtración y purificarse mediante tratamiento con carbono activado, etc. con fines de reciclado. Todavía alternativamente, el licor madre puede redestilarse y purificarse con fines de reciclado.
Debido a que el glicólido se extrae por codestilación del sistema de reacción de despolimerización junto con el disolvente orgánico, se produce una reducción del volumen de dicho sistema. Si las nuevas cantidades de oligómero de ácido glicólico y de disolvente orgánico (que completan la cantidad de destilados) se alimentan adicionalmente al sistema de reacción, entonces resulta posible llevar a cabo un procedimiento de reacción de despolimerización continua o repetitiva. De acuerdo con el procedimiento de producción de la invención, puede llevarse a cabo la reacción de despolimerización de manera estable, con lo que puede utilizarse dicho procedimiento, produciendo de esta manera mejoras sorprendentes en la eficiencia de producción y recortando los costes.
8. Disolvente orgánico
Son preferentes como disolvente orgánico utilizado en la despolimerización en solución anteriormente indicada, los disolventes orgánicos de elevado punto de ebullición, que presentan un punto de ebullición comprendido entre 230ºC y 450ºC. El disolvente orgánico utilizado en la presente invención preferentemente debe presentar un peso molecular comprendido en el intervalo entre 150 y 450. Cuando se utiliza un disolvente orgánico con un punto de ebullición excesivamente bajo, no puede establecerse ninguna temperatura elevada de reacción de despolimerización, de manera que la tasa de formación de glicólido se reduce. Por otra parte, cuando se utiliza un disolvente orgánico con un punto de ebullición excesivamente elevado, apenas se extrae por destilación el disolvente orgánico al producirse la reacción de despolimerización y por lo tanto se dificulta cualquier codestilación del disolvente orgánico y el glicólido formado mediante despolimerización. El punto de ebullición del disolvente orgánico utilizado debe encontrarse comprendido en el intervalo entre 235ºC y 450ºC, más preferentemente entre 260ºC y 430ºC y con la mayor preferencia entre 280ºC y 420ºC. Cuando el peso molecular del disolvente orgánico utilizado se desvía del intervalo anteriormente indicado, se dificulta cualquier codestilación de disolvente orgánico y glicólido. El peso molecular del disolvente orgánico utilizado debe encontrarse comprendido preferentemente en el intervalo entre 180 y 450 y más preferentemente entre 200
y 400.
Por ejemplo, el disolvente orgánico de elevado punto de ebullición incluye los alcoxialquil ésteres de los ácidos carboxílicos aromáticos, los alcoxialquil ésteres de los ácidos carboxílicos alifáticos, los polialquilenglicol éteres, los polialquilenglicol ésteres, los ésteres carboxílicos aromáticos, los ésteres carboxílicos alifáticos y los ésteres fosfóricos aromáticos. Como disolvente orgánico preferentemente se utilizan disolventes orgánicos polares que presentan en su molécula átomos tales como N, O y P y un grupo polar, tal como un grupo hidroxilo y un grupo carboxilo y que presentan una estructura polarizada electrónicamente.
Entre los ejemplos preferentes de éster carboxílico aromático se encuentran los diésteres dicarboxílicos aromáticos, tales como los ésteres ftálicos, por ejemplo dibutil ftalato, dioctil ftalato, dibencil ftalato y bencilbutil ftalato; y los ésteres benzoicos, por ejemplo bencil benzoato y son ejemplos preferentes del éster carboxílico alifático los diésteres dicarboxílicos alifáticos, tales como los ésteres adípicos, por ejemplo octil adipato y los ésteres sebácicos, por ejemplo dibutil sebacato.
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Preferentemente en la invención debe utilizarse un polialquilenglicol diéter que presenta la fórmula (1) siguiente como disolvente orgánico:
3
en la que R^{1} es un grupo metileno o una cadena ramificada o un grupo alquileno de cadena lineal con 2 a 8 átomos de carbono, X^{1} e Y son, cada uno, un grupo hidrocarburo, y p es un número entero 1 o mayor, con la condición de que cuando p es un número entero 2 o mayor, una pluralidad de R^{1} pueden ser iguales o diferentes entre sí.
Entre los ejemplos de dichos polialquilenglicol diéteres se encuentran los polietilenglicol dialquil éteres, tales como dietilenglicol dibutil éter, dietilglicol dihexil éter, dietilenglicol dioctil éter, trietilenglicol dimetil éter, trietilenglicol dietilén éter, trietilenglicol dipropil éter, trietilenglicol dibutil éter, trietilglicol dihexil éter, trietilenglicol dioctil éter, tetraetilenglicol dimetil éter, tetraetilenglicol dietil éter, tetraetilenglicol dipropil éter, tetraetilenglicol dibutil éter, tetraetilenglicol dihexil éter, tetraetilenglicol dioctil éter, dietilenglicol butilhexil éter, dietilenglicol butiloctil éter, dietilenglicol hexiloctil éter, trietilenglicol butilhexil éter, trietilenglicol butiloctil éter, trietilenglicol hexiloctil éter, tetraetilenglicol butilhexil éter, tetraetilenglicol butiloctil éter y tetraetilenglicol hexiloctil éter, así como los polialquilenglicol dialquil éteres, en los que los grupos etilenoxi en estos polietilenglicol dialquil ésteres se encuentran sustituidos con grupos propilenoxi o butilenoxi, por ejemplo los propilenglicol dialquil éteres o los polibutilenglicol dialquil éteres; dietilglicol butilfenil éter, dietilglicol hexilfenil éter, dietilenglicol octilfenil éter, trietilenglicol butilfenil éter, trietilenglicol hexilfenil éter, trietilglicol octilfenil éter, tetraetilenglicol butilfenil éter, tetraetilenglicol hexilfenil éter y tetraetilenglicol octilfenil éter, los polietilenglicol alquilaril éteres, en los que los grupos hidrógeno en los grupos fenilo en estos compuestos se encuentran sustituidos con un grupo alquilo, un grupo alcoxi o un átomo de halógeno, y los polialquilenglicol alquilaril éteres, tales como polipropilenglicol alquilaril éteres, tales como los polipropilenglicol alquilaril éteres o los polibutilenglicol alquilaril éteres que contienen grupos propilenoxi o butilenoxi en lugar de los grupos etilenoxi en estos compuestos; dietilenglicol difenil éter, trietilenglicol difenil éter, tetraetilenglicol difenil éter, polietilenglicol diaril éteres, en los que los grupos fenilo en estos compuestos se encuentran sustituidos con un grupo alquilo, un grupo alcoxi, un átomo de halógeno, etc. y los polialquilenglicol diaril éteres, tales como los polipropilenglicol diaril éteres o los polibutilenglicol diaril éteres que contienen grupos propilenoxi o butilenoxi en lugar de los grupos etilenoxi en estos compuestos.
Cuando hay presente una gran cantidad de iones de metal alcalino en el disolvente orgánico, el sistema de reacción de despolimerización se ennegrece en un corto periodo de tiempo y el glicólido de extracción por destilación es susceptible de contaminación. Si el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización es de 0,001% en masa o menor, y preferentemente es de menos de 0,001% en masa, la despolimerización puede llevarse a cabo de manera estable. Sin embargo, con este fin se desea reducir el contenido de iones de metal alcalino en el disolvente orgánico mismo lo máximo posible.
9. Solubilizador
Con vistas a intensificar las características de solubilidad (la solubilidad y la tasa de disolución) del oligómero de ácido glicólido en el disolvente orgánico, puede utilizarse un solubilizador. El solubilizador utilizado en la presente invención preferentemente debe satisfacer los requisitos siguientes:
(i) El solubilizador debe presentar un punto de ebullición más elevado que el del disolvente orgánico utilizado para la codestilación de glicólido, es decir un punto de ebullición superior a 450ºC de manera que durante la despolimerización, no pueda o apenas pueda ser extraído por destilación del sistema de reacción de despolimerización. La utilización de un solubilizador que presenta un punto de ebullición de 450ºC o inferior no es preferente debido a que resulta extraído por destilación junto con el disolvente orgánico durante la despolimerización, resultando en una reducción en las características de solubilidad del oligómero de ácido glicólico en el sistema de reacción de despolimerización.
(ii) El solubilizador debe presentar una afinidad más elevada por el oligómero de ácido glicólico que por el disolvente orgánico. La afinidad del solubilizador por el oligómero de ácido glicólico puede identificarse mediante calentamiento de una mezcla del oligómero y un disolvente orgánico hasta una temperatura comprendida entre 230ºC y 280ºC con el fin de incrementar la concentración del oligómero hasta un nivel en el que la mezcla no forme ninguna fase de solución uniforme y después añadir el solubilizador al sistema de la mezcla con el fin de observar visualmente si la fase de solución uniforme se forma nuevamente o no.
Como solubilizador es preferente utilizar compuestos orgánicos no básicos que presentan grupos funcionales, tales como los grupos OH, COOH y CONH. De estos grupos, los compuestos que presentan grupos hidroxilo (grupos OH) son particularmente preferentes en vista de su poder de disolución y estabilidad. Los compuestos orgánicos no básicos particularmente adecuados como solubilizador son los alcoholes monohídricos, dihídricos o polihídricos (incluyendo sus productos parcialmente esterificados o eterificados) y los fenoles. En particular, los alcoholes proporcionan los solubilizadores más efectivos.
Entre los alcoholes, son preferentes los polialquilenglicoles y los polialquilenglicol monoéteres que presentan las fórmulas (2) y (3) siguientes, respectivamente, así como la glicerina, el tridecanol y el decanodiol.
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donde R^{2} es un grupo metileno o un grupo metileno de cadena lineal o de cadena ramificada con 2 a 8 átomos de carbono y donde q es un número entero 1 o mayor, con la condición de que cuando q es un número entero 2 o mayor, una pluralidad de R^{2} pueden ser iguales o diferentes entre sí.
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donde R^{3} es un grupo metileno o un grupo alquileno de cadena lineal o ramificada con 2 a 8 átomos de carbono, X es un grupo hidrocarburo y r es un número entero 1 o mayor con la condición de que cuando r es un número entero 2 o mayor, una pluralidad de R^{3} pueden ser iguales o diferentes entre sí.
El polialquilenglicol utilizable en la presente invención, por ejemplo, incluye polietilenglicol, polipropilenglicol y polibutilenglicol. El polialquilenglicol monoéter utilizable en la presente invención, por ejemplo, incluye polietilenglicol monoalquil éteres, tales como polietilenglicol monopropil éter, polietilenglicol monobutil éter, polietilenglicol monohexil éter, polietilenglicol monooctil éter, polietilenglicol monodecil éter y polietilenglicol monolauril éter y los polialquilenglicol monoalquil éteres, tales como polipropilenglicol monoalquil éteres o polibutilenglicol monoalquil éteres, en los que los grupos etilenoxi en los compuestos anteriormente indicados están sustituidos con grupos propilenoxi o butilenoxi. Cuando, en la invención, se utiliza el polialquilenglicol monoéter como el solubilizador, el efecto de lavado sobre la superficie de las paredes del reactor o del tanque es mucho más
intenso.
El solubilizador debe utilizarse en una cantidad de habitualmente 0,1 a 500 partes en masa y preferentemente de 1 a 300 partes en masa por cada 100 partes en masa del oligómero de ácido glicólico. Demasiado poco solubilizador no es satisfactorio en términos de efecto de solubilización, mientras que demasiado no resulta económico debido a que la recuperación del solubilizador es muy costosa.
Cuando hay presencia de una cantidad grande de iones de metal alcalino en el solubilizador, el sistema de reacción de despolimerización ennegrece y el glicólido a extraer por destilación es susceptible de contaminación. Para el propósito de reducir el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización hasta el 0,001% en masa o menos, resulta deseable reducir el contenido de iones de metal alcalino en el solubilizador lo máximo posible.
10. Compuesto orgánico no básico de alto punto de ebullición
Ahora se ha descubierto que el compuesto orgánico no básico de alto punto de ebullición para el solubilizador anteriormente indicado y que presenta un punto de ebullición superior a 450ºC, incluso cuando se utiliza solo o no en combinación con ningún disolvente orgánico, presenta una acción sobre la evolución sin interrupciones de la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico.
Por ejemplo, la reacción de despolimerización puede llevarse a cabo de manera estable mediante calentamiento del oligómero de ácido glicólico y un compuesto orgánico no básico que presenta un punto de ebullición superior a 450ºC. Cuando el oligómero de ácido glicólico contiene iones de metal alcalino en una cantidad superior a 0,001% en masa, la reacción de despolimerización puede llevarse a cabo de manera estable mediante calentamiento del oligómero de ácido glicólico y del compuesto orgánico no básico en presencia del sulfato y/o de la sal de ácido orgánico que contiene cationes divalentes o polivalentes.
El calentamiento debe llevarse a cabo a una temperatura de por lo menos 230ºC, a la que tiene lugar la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico. El calentamiento puede llevarse a cabo a una temperatura más alta que el punto de ebullición del compuesto orgánico no básico; sin embargo, se indica que incluso a una temperatura más baja que el punto de ebullición, la reacción de despolimerización continúa sin interrupciones debido a la interacción con el oligómero de ácido glicólico. De esta manera, el calentamiento debe llevarse a cabo a una temperatura comprendida en el intervalo de preferentemente 230ºC a 320ºC, más preferentemente en el intervalo entre 235ºC y 300ºC y todavía más preferentemente en el intervalo entre 240ºC y 290ºC.
Como compuesto orgánico no básico es preferente utilizar los polialquilenglicoles anteriormente indicados, polialquilenglicol monoéteres, glicerina, tridecanol, decanodiol, etc., entre los cuales los polialquilenglicoles, tales como polietilenglicol, polipropilenglicol y polibutilenglicol son más preferentes, aunque el más preferente es el polietilenglicol.
Dichos compuestos orgánicos no básicos preferentes son líquidos a temperatura normal o por lo menos a 230ºC, a cuya temperatura tiene lugar la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico y a una temperatura inferior al punto de ebullición y por lo tanto pueden considerarse como un tipo de disolvente orgánico polar que presenta un punto de ebullición superior a 450ºC.
El compuesto orgánico no básico se utiliza habitualmente en una cantidad de 0,1 a 500 partes en masa y preferentemente de 1 a 300 partes en masa por cada 100 partes en masa del oligómero de ácido glicólico. Cuando un sistema de reacción de despolimerización que contiene el oligómero de ácido glicólico y el compuesto orgánico no básico contiene iones de metal alcalino en una cantidad de por lo menos 0,001% en masa por el motivo de que el oligómero de ácido glicólico contiene iones de metal alcalino o por otros motivos, debe permitirse la presencia de un sulfato y/o de una sal de ácido orgánico, cada una en la forma de catión divalente o polivalente, en una cantidad de 1 a 100 veces (en masa) mayor que la cantidad de iones de metal alcalino presente en el sistema de reacción de despolimerización.
Como sulfato en la forma de catión divalente o polivalente, puede utilizarse por lo menos un sulfato metálico seleccionado de entre el grupo constituido por sulfato de magnesio, sulfato de níquel, sulfatos de hierro, sulfatos de cobre, sulfato de cinc, sulfato de circonio y sulfato de aluminio, entre los cuales son preferentes los sulfatos de hierro y el sulfato férrico es particularmente preferente. Para la sal de ácido orgánico, pueden utilizarse las sales catiónicas divalentes o polivalentes de los ácidos alifáticos, ácidos aromáticos, etc. El ácido orgánico que es un ácido conjugado, por ejemplo, incluye los ácidos carboxílicos alifáticos, tales como ácido fórmico, ácido acético, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido láctico, ácido glicólico, ácido butanoico, ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido dodecanoico, ácido esteárico y ácido oleico; los ácidos carboxílicos aromáticos, tales como ácido ftálico, ácido benzoico y ácido salicílico, y otros. De estos, son preferentes los ácidos carboxílicos alifáticos, aunque son particularmente preferentes el ácido láctico y un ácido \alpha-hidroxiacético, tal como el ácido glicólico. Como catión divalente o polivalente de las sales de ácido orgánico, por ejemplo, se hace referencia al magnesio, níquel, hierro, cobre, cinc, circonio y aluminio. Habitualmente, aunque no exclusivamente, los cationes son divalentes, trivalentes o tetravalentes. De estas sales de ácido orgánico, preferentemente se utiliza el lactato de aluminio. Estas sales de ácido orgánico pueden utilizarse solas o en combinaciones de dos o más, o alternativamente, pueden utilizarse en combinación con el sulfato.
11. Composición de ácido glicólico
Para la síntesis de oligómeros de ácido glicólico que contienen sulfato y/o sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente, resulta preferente utilizar composiciones de ácido glicólico que contiene el sulfato y/o la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente. La composición de ácido glicólico utilizada en la presente invención debe contener el sulfato y/o la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente en una cantidad comprendida entre 0,01 y 10 gramos y preferentemente comprendida entre 0,02 y 5 gramos por mol de ácido glicólico. Por debajo del límite inferior resulta difícil obtener el efecto deseado y por encima del límite superior el efecto ya no resulta intensificado.
Habitualmente se desea que el ácido glicólico se encuentre sustancialmente libre de cualquier ión de metal alcalino; sin embargo, ello no es cierto para el caso en el que, por ejemplo, el sulfato y/o la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente esté contenida en el mismo. El ácido glicólico puede utilizarse en forma de una solución acuosa. En este caso, sin embargo, la solución acuosa debe contener ácido glicólico en una cantidad de por lo menos 10% en masa, preferentemente de por lo menos 15% en masa y más preferentemente de por lo menos 20% en masa. A menos de 10% en masa, la composición de ácido glicólico es susceptible de cristalizar y por lo tanto resulta difícil de manipular. Además, la dispersión del sulfato y/o de la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente tiende a hacerse heterogénea. A una proporción superior a 50% en masa, las etapas de deshidratación y secado se complican y por lo tanto el consumo energético en cada etapa no sólo resulta excesivo sino que también la salida de polímero por procedimiento tiende a disminuir.
Ejemplos
A continuación se explica la presente invención de manera más específica con referencia a ejemplos de síntesis, a ejemplos inventivos y a ejemplos comparativos.
A continuación se exponen los procedimientos de medición utilizados en la presente invención.
1. Procedimiento para la cuantificación de los iones metálicos
La cuantificación de los iones metálicos se realizó mediante análisis espectral de emisión ICP. Se descompuso en húmedo con ácido sulfúrico y con una solución de peróxido de hidrógeno, 1 gramo de un oligómero de ácido glicólico o de una muestra que contenía dicho oligómero pesado con precisión. Se añadió agua desionizada al producto descompuesto con el fin de preparar una solución que presentase un volumen regulado a 100 ml, que seguidamente se sometió a análisis de ICP. El límite de cuantificación de este procedimiento es de 0,001% en masa.
2. El punto de fusión del oligómero de ácido glicólico
Se estimó el punto de fusión de un oligómero de ácido glicólico mediante calentamiento de la muestra a una tasa de calentamiento de 10ºC por minuto en una atmósfera de gas inerte, mediante calorimetría de escaneo diferencial (DSC).
Ejemplo de síntesis 1
1. La preparación de una solución acuosa purificada de ácido glicólico
Se purificó a través de una columna rellena con una resina de intercambio catiónico una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente de ácido glicólico (una solución acuosa al 70% en masa fabricada por Du Pont).
2. La síntesis de oligómero de ácido glicólico (A)
Se cargó un autoclave de 5 litros con 2.500 gramos de la solución acuosa (al 70% en masa) de ácido glicólico purificada tal como se ha indicado anteriormente. Mientras se agitaba a presión normal, la solución se sometió a calentamiento a una temperatura comprendida entre 170ºC y 200ºC a lo largo de 2 horas para producir una reacción de condensación durante la cual se extrajo por destilación el agua formada. A continuación, se redujo la presión interna del autoclave a 5,0 kPa, a la cual se calentó la solución a 200ºC durante 2 horas con el fin de eliminar por destilación los materiales de bajo punto de ebullición, tales como el ácido glicólico no reaccionado, obteniendo de esta manera 1.700 gramos de oligómero de ácido glicólico (A), el cual se observó que presentaba un punto de fusión de 206ºC y un contenido de ión de metal alcalino inferior a 0,001% en masa.
Ejemplo de síntesis 2
Síntesis de oligómero de ácido glicólico (B)
Tal como en el ejemplo de síntesis 1, se obtuvieron 1.650 gramos de oligómero de ácido glicólico (B) con la excepción de que se utilizaron 3.570 gramos de una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente de ácido glicólico (una solución acuosa al 70% en masa fabricada por Du Pont). Este oligómero de ácido glicólico (B) se observó que presentaba un punto de fusión de 202ºC y un contenido de iones de metal alcalino de 0,035% en
masa.
Ejemplo de síntesis 3
1. Preparación de una solución acuosa purificada de ácido glicólico
Se sintetizó oligómero de ácido glicólico (B) siguiendo el ejemplo de síntesis 2. Se cargó un autoclave con 5.800 gramos de oligómero de ácido glicólico (B), con 3 gramos de ácido p-toluenosulfónico y con 16.000 gramos de metanol y se calentó a 150ºC durante 24 horas. Tras eliminar el exceso de metanol, se llevó a cabo una destilación, obteniendo 8.100 gramos de metil glicolato que se observó que presentaba un punto de fusión de 151ºC. Se hidrolizaron dos mil setecientos (2.700) gramos del metil glicolato obtenido de esta manera en presencia de agua en una cantidad molar diez veces superior de 5.400 gramos, obteniendo de esta manera una solución acuosa de ácido glicólico.
2. Síntesis de oligómero de ácido glicólico
Tal como en el ejemplo de síntesis 1, se obtuvieron 1.550 gramos de oligómero de ácido glicólico (C) con la excepción de que se utilizó la solución acuosa purificada de ácido glicólico preparada tal como se ha indicado anteriormente. Este oligómero de ácido glicólico (C) se observó que presentaba un punto de fusión de 207ºC y un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa.
Ejemplo de síntesis 4
Síntesis de polialquilenglicol éter (TEGDME)
Se destiló polietilenglicol dimetil éter #250 disponible comercialmente (fabricado por Merck) con el fin de sintetizar tetraetilenglicol dimetil éter con un grado de polimerización de 4 (en lo sucesivo abreviado como TEGDME). El contenido de iones de metal alcalino en este TEDGME era inferior al límite de cuantificación (o inferior a 0,001% en masa, lo que significa que los iones de metal alcalino no estaban sustancialmente contenidos en el mismo, o no se observaron o eran inferiores al límite de identificación). Se utilizó el TEGDME como disolvente para la reacción de despolimerización del oligómero de ácido glicólico.
Ejemplo 1
Se añadieron diez (10) gramos de oligómero de ácido glicólico (A) preparados en el ejemplo de síntesis 1 a un matraz de 100 ml, que a continuación se llevó a una presión de 3 a 5 mmHg calentando simultáneamente a 260ºC para producir la reacción de despolimerización. Los destilados se enfriaron en agua helada para su obtención. Tras una reacción de 10 horas, se obtuvieron 7,2 gramos de destilados, mientras que quedaron 2,8 gramos de componentes líquidos en el matraz.
Se extrajeron del matraz los 2,8 gramos de componentes residuales y después se enfriaron rápidamente. De los componentes, 1 gramo se disolvió en hexafluoroisopropanol, que era el disolvente para el oligómero de ácido poliglicólico. En consecuencia, se disolvieron 0,53 gramos mientras que 0,47 gramos no se disolvieron. Como resultado del análisis de 1 gramo del total de componentes residuales, se observó que presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa. Por otra parte, los 7,2 gramos de destilados se recristalizaron a partir de acetato de etilo, recuperando de esta manera 5,8 gramos de glicólido purificado.
Ejemplo 2 1. Reacción de despolimerización
Se añadieron a un matraz de 500 ml, sesenta (60) gramos de oligómero de ácido glicólico (A) preparados en el ejemplo de síntesis 1 y 400 gramos de TEGDME, que seguidamente se sometieron a calentamiento a 260ºC con el fin de preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Mientras se mantenía a una temperatura de 260ºC, esta solución se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización y se extrajeron por codestilación el TEGDME y un producto glicólido.
Tras una reacción de despolimerización de 5 horas, se obtuvieron 362 gramos de destilados. Seguidamente se observó que éstos contenían 38 gramos de glicólido.
2. Experimento en el que se repitió la reacción de despolimerización
Se alimentaron además treinta y ocho (38) gramos de oligómero de ácido glicólico (A) fresco y 324 gramos de TEGDME fresco (362 gramos en total) a la solución de reacción restante dentro del matraz y seguidamente se llevó a cabo la reacción de despolimerización a una temperatura de 260ºC bajo presión reducida. De esta manera, se repitió la reacción de despolimerización mientras se añadía a la solución de reacción restante tras la reacción de despolimerización anterior TEGDME y oligómero de ácido glicólico frescos en una cantidad correspondiente a la cantidad de destilados.
Tras repetir la reacción de despolimerización diez veces de esta manera, no se observó formación sustancial de materiales pesados en el matraz. Tras llevar a cabo diez ciclos de la reacción de despolimerización, la solución de reacción restante en el matraz se observó mediante medición que presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa.
Ejemplo 3 1. Reacción de despolimerización
Se añadieron a un matraz de 500 ml sesenta (60) gramos de oligómero de ácido glicólico (A) preparado en el ejemplo de síntesis 1, 350 gramos de TEGDME y 60 gramos de polietilenglicol desionizado #400 (que presenta un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa) que actuaba como solubilizador, que a continuación se sometieron a calentamiento a 260ºC con el fin de preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Manteniendo dicha solución a 260ºC, se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización y se extrajeron por codestilación el TEGDME y un producto glicólido.
Tras una reacción de despolimerización de 5 horas, se obtuvieron 362 gramos de destilados. A continuación, se observó que los destilados contenían 38 gramos de glicólido.
2. Experimento en el que se repitió la reacción de despolimerización
Se alimentaron adicionalmente a la solución de reacción restante en el matraz, treinta y ocho (38) gramos de oligómero de ácido glicólico (A) fresco y 324 gramos de TEGDME fresco y seguidamente se llevó a cabo la reacción de despolimerización a una temperatura de 260ºC bajo presión reducida. De esta manera, se repitió la reacción de despolimerización mientras se añadían a la reacción de solución restante tras la reacción de despolimerización anterior TEGDME y oligómero de ácido glicólico frescos en una cantidad correspondiente a la cantidad de destilados.
Tras repetir la reacción de despolimerización diez veces de esta manera, no se observó formación sustancial de materiales pesados en el matraz. Tras llevar a cabo diez ciclos de la reacción de despolimerización, se observó mediante medición que la solución de reacción restante en el matraz presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa.
Ejemplo 4
Tal como en el ejemplo 3, se repitió la reacción de despolimerización con la excepción de que se utilizó el oligómero de ácido glicólico (C) preparado en el ejemplo de síntesis 3 en lugar del oligómero de ácido glicólico (A).
Tras repetir la reacción de despolimerización 20 veces de esta manera, no se observó formación sustancial de materiales pesados en el matraz. Apenas se produjo ningún incremento de volumen de la reacción restante. Tras llevar a cabo 20 ciclos de reacción de despolimerización, se observó mediante medición que la solución de reacción restante en el matraz presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa.
Ejemplo comparativo 1
Se añadieron diez (10) gramos de oligómero de ácido glicólico (B) obtenido en el ejemplo de síntesis 2 a un matraz de 100 ml, que seguidamente se llevó a una presión de 3 a 5 mmHg mientras se sometía a calentamiento a 260ºC para producir una reacción de despolimerización. Los destilados se enfriaron en agua helada para su extracción. Dos horas después de iniciar la reacción, se observaron materiales negros mezclados en los destilados.
Tras una reacción de 10 horas, se obtuvieron 3,7 gramos de destilados, mientras que quedaron 6,3 gramos de componentes líquidos en el matraz. Se extrajeron del matraz los 6,3 gramos de componentes residuales y después se enfriaron rápidamente. De los componentes, 1 gramo se disolvió en hexafluoroisopropanol, que era el disolvente para el oligómero de ácido glicólico. En consecuencia, se disolvieron 0,51 gramos mientras que 0,49 gramos no se disolvieron. Como resultado del análisis de 1 gramo del total de componentes residuales, se observó que presentaba un contenido de iones de metal alcalino de 0,055% en masa. Se recuperaron dos coma ocho (2,8) gramos de glicólido ligeramente coloreado a partir de 3,7 gramos de destilados coloreados mediante su recristalización a partir de acetato de etilo. La cantidad de glicólido recuperado era sólo de aproximadamente el 50% de los 5,8 gramos en el
ejemplo 1.
Ejemplo comparativo 2
Se añadieron a un matraz de 500 ml, sesenta (60) gramos de oligómero de ácido glicólico (B) obtenidos en el ejemplo de síntesis 2 y 400 gramos de TEGDME, que a continuación se sometieron a calentamiento a 260ºC con el fin de preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Mientras se mantenía a una temperatura de 260ºC, esta solución se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización, y se extrajeron mediante codestilación TEGDME y un producto glicólido.
Tras una reacción de despolimerización de 3 horas, se observó un ennegrecimiento considerable de la solución de reacción en el matraz, con deposición de materiales pesados sobre las paredes internas del matraz y la coloración de los destilados y por lo tanto se terminó la reacción de despolimerización. Tras la reacción, se observó mediante medición en la solución de reacción restante en el matraz que presentaba un contenido de iones de metal alcalino de 0,005% en masa.
Ejemplo comparativo 3
Con el fin de conocer la influencia de los iones de metal alcalino sobre la reacción de despolimerización, se añadieron a un matraz de 500 ml, 60 gramos de oligómero de ácido glicólico (A) preparado en el ejemplo de síntesis 1, 400 gramos de TEGDME y 0,1 gramos de cloruro sódico (NaCl), que se calentaron a 260ºC para preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Mientras se mantenía a una temperatura de 260ºC, esta solución se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización y se extrajeron por codestilación el TEGDME y un producto glicólido.
Tras una reacción de despolimerización de 2 horas, se observó un ennegrecimiento considerable de la solución de reacción en el matraz, con deposición de materiales pesados sobre las paredes internas del matraz y la coloración de los destilados y por lo tanto se terminó la reacción de despolimerización. Tras la reacción, se observó mediante medición en la solución de reacción restante en el matraz que presentaba un contenido de iones de metal alcalino de 0,010% en masa.
Ejemplo 5 Preparación de composiciones GA1 a GA7 de ácido glicólico
Se añadieron cero coma cinco (0,5) gramos de cada uno de los sulfatos mostrados en la Tabla 1, en la forma de catión divalente o polivalente, a 108,6 gramos (1 mol de ácido glicólico) de la solución acuosa purificada de ácido glicólico (una solución acuosa al 70% en masa) preparada en el ejemplo 1. De esta manera, se prepararon siete composiciones, GA1 a GA7, de ácido glicólico. En la Tabla 1 se muestran el tipo de sulfato añadido, el contenido de iones de metal alcalino y la cantidad de catión divalente o polivalente presente por 1 mol de ácido glicólico.
TABLA 1 
\vskip1.000000\baselineskip
Composición GA1 GA2 GA3
Contenido de AMI* (%) <0,001 <0,001 <0,001
Sulfato MgSO_{4}\cdot7H_{2}O Fe_{2}(SO_{4})_{3}\cdot9H_{2}O CuSO_{4}\cdot5H_{2}O
Cantidad de cationes** (g) 0,049 0,099 0,127
AMI*: iones de metal alcalino
Cationes**: cantidad de catión divalente o polivalente por mol de ácido glicólico 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1 (continuación)
GA4 GA5 GA6 GA7
<0,001 <0,001 <0,001 <0,001
NiSO_{4}\cdot6H_{2}O ZnSO_{4}\cdot7H_{2}O ZrSO_{4}\cdot4H_{2}O AlSO_{4}
0,116 0,114 0,128 0,158 
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos de síntesis 4 a 10
Síntesis de los oligómeros (D) a (J) de ácido glicólico
Se sintetizaron los oligómeros (D) a (J) de ácido glicólico tal como en el ejemplo de síntesis 1, con la excepción de que se utilizaron las composiciones GA1 a GA7 de ácido glicólico preparadas en el ejemplo 5 en lugar de ácido glicólico purificado. Se repitió una síntesis similar hasta alcanzar la cantidad requerida de oligómero, sintetizando de esta manera la cantidad necesaria de oligómero. En la Tabla 2 se muestran los puntos de fusión de los oligómeros (D) a (J) de ácido glicólico obtenidos de esta manera, el contenido de iones de metal alcalino y el contenido de catión divalente o polivalente de los mismos.
Ejemplo 6 Preparación de las composiciones GA8 a GA14 de ácido glicólico
Se prepararon siete composiciones, GA8 a GA14, de ácido glicólico mediante la carga de un autoclave de 5 litros con 3.570 gramos de una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente de ácido glicólico (una solución acuosa al 70% en masa fabricada por Du Pont) y añadiendo a la misma los mismos sulfatos que los indicados en la Tabla 1 en la forma de catión divalente o polivalente, cada uno utilizado en una cantidad de 40 gramos.
Ejemplos de síntesis 11 a 17
Síntesis de los oligómeros (K) a (Q) de ácido glicólico
Se calentaron de 170ºC a 200ºC a lo largo de 2 horas cada una de las composiciones GA8 a GA14 de ácido glicólico preparadas en el ejemplo 6 mientras se agitaba a presión normal, produciendo una reacción de condensación durante la cual se extrajo por destilación el agua formada. A continuación, se redujo la presión interna del autoclave hasta 5,0 kPa y el producto de reacción se calentó a 200ºC durante 2 horas, eliminando por destilación los materiales de bajo punto de ebullición, tales como el ácido glicólico no reaccionado. De esta manera, se sintetizaron los oligómeros (K) a (Q) de ácido glicólico.
En la Tabla 2 se muestran el tipo de sulfatos utilizados en la forma de catión divalente o polivalente, el punto de fusión de cada oligómero, el contenido de iones de metal alcalino y la proporción másica entre contenido de catión divalente o polivalente y contenido de iones de metal alcalino. Se indica que en la Tabla 2 también se muestran el punto de fusión del oligómero de ácido glicólico (B) obtenido en el ejemplo de síntesis 2 y el contenido de iones de metal alcalino en el mismo.
TABLA 2
Ejemplo Composición Oligómero Punto de fusión (ºC) Contenido de AMI* (%)
de síntesis de ácido glicólico
2 - B 202 0,035
4 GA1 D 209 <0,001
5 GA2 E 209 <0,001
6 GA3 F 208 <0,001
7 GA4 G 207 <0,001
8 GA5 H 209 <0,001
9 GA6 I 206 <0,001
10 GA7 J 208 <0,001
11 GA8 K 203 0,035
12 GA9 L 202 0,035
13 GA10 M 204 0,035
14 GA11 N 203 0,035
15 GA12 O 203 0,035
16 GA13 P 202 0,035
17 GA14 Q 203 0,035
AMI*: iones de metal alcalino 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2 (continuación)
Catión divalente o polivalente
Ejemplo de Tipo de Contenido Proporción másica de
síntesis (%) catión divalente o
polivalente/AMI*
2 - 0 0
4 Mg^{2+} 0,094 -
5 Fe^{3+} 0,192 -
6 Cu^{2+} 0,245 -
7 Ni^{2+} 0,224 -
8 Zn^{2+} 0,221 -
9 Zr^{4+} 0,248 -
10 Al^{3+} 0,305 -
11 Mg^{2+} 0,114 3,3
12 Fe^{3+} 0,233 6,7
13 Cu^{2+} 0,298 8,5
14 Ni^{2+} 0,272 7,8
15 Zn^{2+} 0,268 7,7
16 Zr^{4+} 0,301 8,6
17 Al^{3+} 0,371 10,6
AMI*: iones de metal alcalino
Ejemplo 7
Se añadieron diez (10) gramos de oligómero de ácido glicólico (D) sintetizado en el ejemplo de síntesis 4 a un matraz de 100 ml, cuya presión seguidamente se redujo a entre 3 y 5 mmHg mientras se calentaba a 260ºC para producir una reacción de despolimerización. Los destilados se enfriaron en agua helada para su obtención. Tras una reacción de 10 horas, se obtuvieron 7,3 gramos de destilados, mientras que quedaron 2,7 gramos de componentes líquidos en el matraz.
Se extrajeron del matraz los 2,7 gramos de componentes residuales y después se enfriaron rápidamente. De los componentes, se disolvió 1 gramo en hexafluoroisopropanol, que era el disolvente para el oligómero de ácido poliglicólico. En consecuencia, se disolvieron 0,52 gramos pero 0,48 gramos quedaron sin disolver. Como resultado del análisis de 1 gramo del total de componentes residuales, se observó que presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa. Por otra parte, se recristalizaron 7,3 gramos de destilados a partir de acetato de etilo, recuperando de esta manera 5,8 gramos de glicólido purificado.
Ejemplo 8 1. Reacción de despolimerización
Se añadieron sesenta (60) gramos de oligómero de ácido glicólico (E) preparado en el ejemplo de síntesis 5, 350 gramos de TEGDME y 60 gramos de polietilenglicol desionizado #400 (que presentaba un contenido de iones de metal alcalino inferior a 0,001% en masa) que actuaba como solubilizador, a un matraz de 500 ml que seguidamente se calentó a 260ºC con el fin de preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Mientras se mantenía a la temperatura de 260ºC, esta solución se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización y se extrajeron por codestilación el TEDGME y un producto glicólido.
Tras una reacción de despolimerización de 5 horas, se obtuvieron 362 gramos de destilados. Se observó que los destilados contenían 38 gramos de glicólido.
2. Experimento en el que se repitió la reacción de despolimerización
Se alimentaron adicionalmente treinta y ocho (38) gramos de oligómero fresco de ácido glicólico (E) y 324 gramos de TEGDME fresco a la solución de reacción restante en el matraz y seguidamente se llevó a cabo la reacción de despolimerización a una temperatura de 260ºC bajo presión reducida. De esta manera, se repitió la reacción de despolimerización mientras se añadía TEGDME y oligómero de ácido glicólico frescos en una cantidad correspondiente a la cantidad de destilados a la solución de reacción restante tras la reacción de despolimerización anterior.
Tras repetir veinte veces la reacción de despolimerización de esta manera, no se observó formación sustancial de materias más pesadas en el matraz. Apenas se produjo ningún incremento de volumen de la solución de reacción restante.
3. Recuperación del glicólico
Tras repetir 28 veces la reacción de despolimerización de esta manera, los destilados, a los que se añadió un volumen doble de ciclohexano, se dejaron reposar durante la noche con el fin de permitir la separación de los cristales de glicólido. Los cristales se recogieron por filtración y se lavaron con ciclohexano. Los cristales se recristalizaron adicionalmente a partir de acetato de etilo y se secaron bajo presión reducida de manera que se recuperó glicólido purificado. En la Tabla 3 se muestran los resultados.
Ejemplos 9 a 20
Se repitieron las reacciones de despolimerización tal como en el ejemplo 8, con la excepción de que se utilizaron los oligómeros (F) a (Q) de ácido glicólico sintetizados en los ejemplos de síntesis 6 a 17 en lugar del oligómero de ácido glicólico (E) y a continuación se recuperaron los glicólidos purificados. En la Tabla 3 se muestran los resultados de la experimentación, incluyendo el número de repeticiones de la reacción de despolimerización. Se indica que los rendimientos, g y %, de glicólido recuperado en el ejemplo comparativo 2 tal como se han indicado anteriormente también se muestran en la Tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3
Oligómero NORD* Carga de Glicólido (g) Rendimiento
oligómero (g) (%)
Ej. 8 E 28 1.120 930 83,0
Ej. 9 F 27 1.080 918 85,0
Ej. 10 G 29 1.150 960 83,5
Ej. 11 H 28 1.090 922 84,6
Ej. 12 I 27 1.075 925 86,0
Ej. 13 J 28 1.105 930 84,2
Ej. 14 K 21 850 710 83,5
Ej. 15 L 22 880 724 82,3
Ej. 16 M 20 810 700 86,4
Ej. 17 N 21 840 710 84,5
TABLA 3 (continuación)
Oligómero NORD* Carga de Glicólido (g) Rendimiento
oligómero (g) (%)
Ej. 18 O 20 800 698 87,3
Ej. 19 P 21 830 708 85,3
Ej. 20 Q 22 880 731 83,1
Ej. comp. 2 B 1 60 28 46,7
NORD*: número de repetición de despolimerización
Ejemplo 21 1. Reacción de despolimerización
Con el fin de conocer la influencia de los iones de metal alcalino sobre la reacción de despolimerización, se añadieron 60 gramos de oligómero de ácido glicólico (E) sintetizado en el ejemplo de síntesis 5, 0,01 gramos de cloruro sódico (NaCl), 400 gramos de TEGDME y polietilenglicol desionizado #400 a un matraz de 500 ml, que seguidamente se sometió a calentamiento a 260ºC con el fin de preparar de esta manera una solución uniforme sin separación de fases. Mientras se mantenía a una temperatura de 260ºC, esta solución se sometió bajo presión reducida a una reacción de despolimerización y se extrajeron por codestilación el TEGDME y un producto glicólido.
Tras llevar a cabo la reacción de despolimerización durante 5 horas de esta manera, se obtuvieron 369 gramos de destilados. Se observó que estos destilados contenían 42 gramos de glicólido.
2. Experimento en el que se repitió la reacción de despolimerización
Se alimentaron adicionalmente a la solución de reacción restante en el matraz, cuarenta (40) gramos de oligómero fresco de ácido glicólico (E) y 320 gramos de TEGDME fresco y seguidamente se llevó a cabo la reacción de despolimerización a una temperatura de 260ºC bajo presión reducida. De esta manera, se repitió la reacción de despolimerización mientras se añadía TEGDME y oligómero de ácido glicólico frescos en una cantidad correspondiente a la cantidad de destilados a la solución de reacción restante tras la reacción de despolimerización anterior.
Tras repetir veinte veces la reacción de despolimerización de esta manera, no se observó formación sustancial de materias más pesadas en el matraz. Apenas se observó ningún incremento de volumen de la solución de reacción restante.
Ejemplo comparativo 4
Se añadieron diez (10) gramos de oligómero de ácido glicólico (B) sintetizado en el ejemplo de síntesis 2, 2,5 gramos de polietilenglicol #100 (que presentaba un peso molecular medio de 1.000) desionizado con una resina de intercambio iónico, a un matraz de 100 ml, cuya presión seguidamente se hizo bajar a entre 3 y 5 mmHg mientras se calentaba a 260ºC para producir una reacción de despolimerización. Tras una reacción de 3 horas, se observaron materiales negros mezclados en los destilados.
Tras una reacción de 10 horas, se obtuvieron 5,5 gramos de destilados, mientras que quedaron en el matraz 7,0 gramos de componentes líquidos. Como resultado de la cuantificación de 1 gramo del total de componentes residuales, se observó que presentaba un contenido de iones de metal alcalino de 0,05% en masa. Por otra parte, se recuperaron 4,0 gramos de glicólido purificado mediante recristalización de los destilados líquidos a partir de acetato de etilo. Esta cantidad de glicólido era aproximadamente el 70% de los 5,8 gramos en el ejemplo 1.
Ejemplo 22
Se añadieron, diez (10) gramos de oligómero de ácido glicólico (B) sintetizado en el ejemplo de síntesis 2, 2,5 gramos de polietilenglicol #100 (que presentaba un peso molecular medio de 1.000) desionizado con una resina de intercambio iónico y 0,05 gramos de sulfato férrico\cdot9 H_{2}O a un matraz de 100 ml, cuya presión seguidamente se hizo bajar a entre 3 y 5 mmHg mientras se calentaba a 260ºC para producir una reacción de despolimerización. Los destilados se enfriaron en agua helada para su extracción.
Tras una reacción de 10 horas, se obtuvieron 7,5 gramos de destilados sin formación de materiales negros, mientras que quedaron en el matraz 5,0 gramos de componentes líquidos. Como resultado de la cuantificación de 1 gramo del total de componentes residuales, se observó que presentaba un contenido de iones de metal alcalino de 0,07% en masa. Por otra parte, se recuperaron 5,7 gramos de glicólido purificado mediante recristalización de los destilados líquidos a partir de acetato de etilo. Esta cantidad de glicólido era casi la misma que los 5,8 gramos del ejemplo 1.
Ejemplo 23 Preparación de la composición GA15 de ácido glicólico
Se cargó un autoclave de 5 litros con 3.570 gramos de una solución acuosa de grado industrial disponible comercialmente de ácido glicólico (una solución acuosa al 70% en masa fabricada por Du Pont) junto con 40 gramos de lactato de aluminio (fabricado por Kanto Chemicals), preparando de esta manera la composición GA15 de ácido glicólico.
Ejemplo de síntesis 18
Síntesis de oligómero de ácido glicólico (R)
La composición GA15 de ácido glicólico preparada en el ejemplo 23 se sometió a calentamiento a una temperatura comprendida entre 170ºC y 200ºC a lo largo de 2 horas mientras se agitaba bajo presión normal para producir una reacción de condensación durante la cual se extrajo por destilación el agua formada. A continuación, se redujo la presión interna del autoclave hasta 5,0 kPa y el producto de reacción se sometió a calentamiento a 200ºC durante 2 horas, extrayendo por destilación los materiales de bajo punto de ebullición, tales como el ácido glicólico no reaccionado. De esta manera, se sintetizó oligómero de ácido glicólico (R). En la Tabla 4 se muestran el punto de fusión del oligómero, el contenido de iones de metal alcalino y la proporción másica entre el contenido de iones de aluminio y el contenido de iones de metal alcalino.
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TABLA 4
Ejemplo de Composición Oligómero Punto de Contenido de
síntesis de ácido fusión (ºC) iones de metal
glicólico alcalino (%)
18 GA15 R 208 0,035 
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TABLA 4 (continuación)
Catión divalente o polivalente
Ejemplo de Tipo Contenido Proporción másica de catión
síntesis (%) divalente o polivalente/AMI*
18 Al^{3+} 0,203 5,79
AMI*: iones de metal alcalino 
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Ejemplo 24
Se repitió la reacción de despolimerización tal como en el ejemplo 8 con la excepción de que se utilizó el oligómero de ácido glicólico (R) sintetizado en el ejemplo de síntesis 18 en lugar del oligómero de ácido glicólico (E) y se recuperó glicólido purificado. En la Tabla 5 se muestran los resultados de la experimentación, incluyendo el número de repeticiones de la reacción de despolimerización.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5
Cantidad de Rendimientos
Oligómero NRD* oligómero
cargado (g) (g) (%)
Ej. 23 R 20 810 702 86,7
NRD*: número de despolimerizaciones
Ventajas de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización de oligómeros de ácido glicólico, que permite llevar a cabo las reacciones de despolimerización de manera estable para poder producir glicólido de manera económica aunque eficiente. El procedimiento de producción de la invención resulta adecuado para la producción en masa de glicólido llevando a cabo las reacciones de despolimerización de manera continua o repetida.
La presente invención también proporciona una composición de ácido glicólico que es la materia prima para los oligómeros de ácido glicólico, lo que garantiza reacciones de despolimerización estables.
El glicólido obtenido mediante el procedimiento de producción de la invención, por ejemplo, resulta adecuado como material de partida para el ácido poliglicólico (es decir poliglicólido) y para los copolímeros de ácido glicólico, que son polímeros biodegradables, polímeros médicos, etc. que resultan útiles.

Claims (18)

1. Procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización por calentamiento de un oligómero de ácido glicólico en presencia o en ausencia de un disolvente, en el que:
se lleva a cabo una reacción de despolimerización en la que:
(1) el contenido de iones de metal alcalino en un sistema de reacción de despolimerización que contiene oligómero de ácido glicólico se controla para que sea 0,001% en masa o menos,
(2) se permite la presencia de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización, o
(3) el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización se controla para que sea 0,001% en masa o inferior, y se permite la presencia de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, como estabilizador en el sistema de reacción de despolimerización.
2. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que la cantidad de iones de metal alcalino contenidos en el oligómero de ácido glicólico se controla para que sea 0,001% en masa o inferior, de manera que el contenido de iones de metal alcalino en el sistema de reacción de despolimerización se controla para que sea 0,001% en masa o inferior.
3. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el oligómero de ácido glicólico contiene un sulfato o una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, permitiendo de esta manera que el sulfato o la sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, se encuentren presentes en el sistema de reacción de despolimerización.
4. Procedimiento de producción según la reivindicación 3, en el que el oligómero de ácido glicólico se forma mediante una reacción de condensación de una composición de ácido glicólico que comprende ácido glicólico y un sulfato o una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, permitiendo de esta manera que el sulfato o la sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, se encuentre contenida en el oligómero de ácido glicólico.
5. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente es una sal de ácido carboxílico alifático.
6. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente es una sal de ácido \alpha-hidroxiacético.
7. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que la sal de ácido orgánico en la forma de catión divalente o polivalente es por lo menos una sal de ácido orgánico seleccionada de entre el grupo constituido por lactato de aluminio y glicolato de aluminio.
8. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el sulfato en la forma de catión divalente o polivalente es por lo menos un sulfato metálico seleccionado de entre el grupo constituido por sulfato de magnesio, sulfato de níquel, sulfatos de hierro, sulfatos de cobre, sulfato de cinc, sulfato de circonio y sulfato de aluminio.
9. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el sistema de reacción de despolimerización contiene como estabilizador entre el 0,001% y el 5% en masa de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o de una mezcla de los mismos.
10. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el sistema de reacción de despolimerización está compuesto sustancialmente por un oligómero de ácido glicólico solo y se encuentra libre de cualquier disolvente.
11. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el sistema de reacción de despolimerización comprende un oligómero de ácido glicólico y un disolvente.
12. Procedimiento de producción según la reivindicación 11, en el que el disolvente presenta un contenido de iones de metal alcalino de 0,001% en masa o inferior.
13. Procedimiento de producción según la reivindicación 1, en el que el procedimiento para la producción de glicólido mediante despolimerización por calentamiento de un oligómero de ácido glicólico en presencia o en ausencia de un disolvente comprende la despolimerización por calentamiento de una mezcla de un oligómero de ácido glicólico y de un disolvente orgánico no básico que presenta un punto de ebullición superior a 450ºC en presencia de un sulfato o de una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o de una mezcla de los mismos.
14. Procedimiento de producción según la reivindicación 13, en el que el compuesto orgánico no básico es un disolvente orgánico polar que presenta un punto de ebullición superior a 450ºC.
15. Procedimiento de producción según la reivindicación 14, en el que el disolvente orgánico polar es un polialquilenglicol.
16. Procedimiento de producción según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 13, en el que se permite la presencia del sulfato o de la sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o de una mezcla de los mismos, de manera que la cantidad de catión divalente o polivalente se encuentre comprendida en el intervalo, en masa, de 1 a 100 veces la cantidad de iones de metal alcalino presentes en el sistema de reacción de despolimerización.
17. Composición de ácido glicólico que contiene un sulfato o una sal de ácido orgánico, cada uno en la forma de catión divalente o polivalente, o una mezcla de los mismos, en una cantidad de entre 0,01 a 10 gramos por mol de ácido glicólico.
18. Composición de ácido glicólico según la reivindicación 17, que comprende además por lo menos 10% en masa de agua.
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