ES2935593T3 - Fabricación y purificación de isoidida - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos para la conversión de isosorbida en isoidida, en los que la isosorbida contiene impurezas de sorbitán. Las impurezas de la isosorbida sometida a epimerización se convierten en productos de hidrodesoxigenación. Un método para sintetizar isoidida, que comprende proporcionar una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos; y epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Fabricación y purificación de isoidida

Campo de invención

La presente invención se refiere a la síntesis y a la purificación de isohexidas. En particular, la presente invención se refiere a la síntesis y a la purificación de isoidida.

Antecedentes

Existen fundamentalmente tres isohexidas: isomanida, isoidida e isosorbida. La isosorbida es un diol bicíclico producido comercialmente que está disponible fácilmente a partir de materia prima biológica. La glucosa puede hidrogenarse para dar sorbitol. Este último, a su vez, puede someterse a una doble deshidratación para producir isosorbida. Su doble función de hidroxilo haría que la isosorbida fuera de interés como elemento estructural para la polimerización. Sin embargo, la preparación de polímeros de propiedades adecuadas a partir de isosorbida se ve obstaculizada por la estereoquímica de la molécula, puesto que los dos grupos hidroxilo están dirigidos hacia lados diferentes del plano de la molécula. Es decir, la isosorbida que más fácilmente puede obtenerse hasta la fecha no es simétrica, con un grupo hidroxilo endo y un grupo hidroxilo exo, lo que da como resultado una reactividad asimétrica y polímeros amorfos (debido a la falta de simetría). Su epímero isomanida, que tiene dos grupos hidroxilo endo, ha demostrado ser desfavorable para la polimerización debido a la baja reactividad y a la baja linealidad. Por otro lado, el epímero isoidida tiene dos grupos hidroxilo exo, y se ha considerado mucho más adecuado para su uso como elemento estructural para la polimerización que cualquiera de isosorbida o isomanida. La estructura simétrica de la isoidida elimina la diferencia de reactividad regioquímica entre las dos funcionalidades hidroxilo.

Los ejemplos de polímeros en los que se usaría de manera adecuada isoidida como elemento estructural incluyen poliésteres preparados mediante policondensación de isoidida y un anhídrido o ácido dicarboxílico, y policarbonatos preparados mediante reacción con un compuesto de carboxilo bifuncional tal como fosgeno. La isoidida se usaría de manera adecuada en otras polimerizaciones en las que convencionalmente se usan otros dioles. Por ejemplo, pueden usarse bisglicidil éteres de isoidida como sustituto del bisfenol-A en resinas epoxídicas. La isoidida también se ha usado o propuesto para su uso en lugar de monómeros a base de petróleo tales como ácido tereftálico, por ejemplo. Se exponen procedimientos a modo de ejemplo para la polimerización de isoidida, particularmente, homopoliésteres de furanoato de isoidida semicristalinos, en la publicación de solicitud de patente PCT n.° WO2015166070 A1 en tramitación junto con el presente documento, publicada el 5 de noviembre de 2015, “Polyisoidide Furanoate Thermoplastic Polyesters and Copolyesters”.

Sin embargo, en la actualidad, la isoidida, no se fabrica a escala comercial, en parte (pero no exclusivamente) debido al alto coste del precursor sintético iditol a partir del cual puede prepararse isoidida mediante una ruta de doble deshidratación análoga tal como se emplea para preparar isosorbida. Los isómeros de sorbitano incluyen 1,4-sorbitano monoanhidrohexitol (1,4-anhidrosorbitol), 3,6-anhidrosorbitol, 2,5-anhidrosorbitol, 1,5-anhidrosorbitol y 1,4,3,6-dianhidrosorbitol.

Se ha investigado una ruta alternativa para la isoidida a través de la epimerización de isosorbida como una manera de eludir esta dificultad, aunque la bibliografía relacionada con esta ruta alternativa es bastante limitada. En una publicación reciente, LeNotre et al. notificaron un método altamente eficiente para obtener isoidida de calidad para resina altamente pura a través de la epimerización catalítica de isosorbida usando un catalizador de rutenio sobre carbono (LeNotre et al. “Synthesis of Isoidide through Epimerization of Isosorbide using Ruthenium on Carbon” ChemSusChem 6, 693-700, 2013). Esta referencia muestra la síntesis de isoidida a partir de isosorbida altamente purificada (>99,5% pura) (Polysorb, Roquette, Lestrem, Francia).

La solicitud de patente internacional n.° WO2013125950A1 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, presentada el 20 de febrero de 2012 “Method of making isoidide” (la solicitud “solicitud WO'950” o el “documento WO'950”), se refiere a, y describe, un procedimiento para la preparación de isoidida a partir de isosorbida, en el que una disolución acuosa de isosorbida se somete a epimerización en presencia de hidrógeno bajo la influencia de un catalizador que comprende rutenio sobre un soporte, a un pH de partida superior a 7. El documento WO'950 proporciona además un procedimiento para la preparación de isoidida a partir de glucosa mediante la hidrogenación de glucosa para formar sorbitol, la deshidratación del sorbitol resultante para formar isosorbida, luego la epimerización de la isosorbida para dar isoidida usando un catalizador que comprende rutenio soportado sobre carbono.

Un desafío al que se enfrenta esta ruta alternativa es que el producto de epimerización existe como una mezcla de tres isohexidas: isosorbida, isoidida e isomanida. La separación de estos isómeros ha sido generalmente mediante destilación fraccionada. Aunque la destilación es eficaz hasta cierto punto, las isohexidas tienen puntos de ebullición relativamente cercanos a temperaturas elevadas y presiones reducidas. Esto da como resultado un coste y una complejidad añadidos. Un desafío adicional relacionado con el cumplimiento comercial práctico de esta ruta alternativa ha sido la dificultad, en vista de las purezas muy altas exigidas por los fabricantes de polímeros para materias primas de monómeros, de producir una alimentación de isosorbida altamente pura para el procedimiento de epimerización en primer lugar. La conversión de sorbitol en isosorbida mediante una doble deshidratación catalizada por ácido se ha visto obstaculizada por reacciones laterales fastidiosas en las que se forman subproductos no deseados; en consecuencia, se ha realizado un gran esfuerzo (aunque en gran medida con el propósito de producir y comercializar una isosorbida de calidad para monómero en lugar de un producto de isoidida de calidad para monómero) para desarrollar métodos mediante los cuales se reduzcan las reacciones laterales. Tal como enseña la publicación de solicitud de patente PCT WO0239957, publicada el 6 de septiembre de 2002, se forman varios subproductos durante la producción de isosorbida a partir de sorbitol; la sabiduría convencional hasta la fecha sostenía que la isosorbida debe separarse a partir de estos antes de la conversión en isoidida. Estos subproductos no deseados incluyen, pero no se limitan a, monoanhídridos (en particular 2,5-anhidro-D-manitol; 2,5-anhidro-L-iditol; sorbitano (1,4-anhidro-D-glucitol); y 3,6-anhidro-D-glucitol), dímeros de los monoanhídridos y compuestos oligoméricos.

Por ejemplo, en la solicitud de patente internacional n.° WO 2013138153 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 19 de septiembre de 2013 “Process for making sugar and/or sugar alcohol dehydration products”, se da a conocer un procedimiento para preparar uno o más productos de deshidratación de azúcares a partir de una disolución acuosa de azúcares que incluye una o más de pentosas y hexosas. La disolución acuosa de azúcares se somete a una deshidratación catalizada por ácido a una temperatura elevada usando un catalizador de ácido sulfónico sustituido con baja solubilidad en agua pero que se solubiliza en la disolución acuosa de azúcares a la temperatura elevada. Además, se preparan uno o más productos de deshidratación a partir de una disolución acuosa de alcoholes de azúcares que incluye uno o más de los alcoholes a partir de pentosas y hexosas, sometiendo la disolución acuosa de alcoholes de azúcares a una deshidratación catalizada por ácido a una temperatura elevada usando un catalizador de ácido sulfónico sustituido con baja solubilidad en agua pero que se solubiliza en la disolución acuosa de alcoholes de azúcares a la temperatura elevada.

En otra referencia de antecedentes, la solicitud de patente internacional n.° WO 2014070371 A1 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 8 de mayo de 2014 “Improved method of making internal dehydration products of sugar alcohols”, se dan a conocer composiciones que tienen color reducido y/o color estable durante el almacenamiento en condiciones de almacenamiento generalmente predominantes, incluyendo isosorbida.

Otro enfoque para gestionar los problemas de color en la síntesis de isosorbida se da a conocer en la solicitud de patente internacional n.° WO 2014070369 A1 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 8 de mayo de 2014 “Hydrogenation of isohexide products for improved color”. Esta divulgación dilucida un procedimiento para preparar una o más isohexidas, que comprende deshidratar uno o más hexitoles en presencia de un catalizador ácido para formar una mezcla de productos de deshidratación en bruto que incluye una o más isohexidas; procesar adicionalmente la mezcla de productos de deshidratación en bruto para separar una o más fracciones de una mayor pureza o una concentración más alta de al menos una de las isohexidas en la mezcla de productos de deshidratación en bruto y una o más fracciones de una menor pureza o concentración; e hidrogenar al menos una de: a) la mezcla de productos de deshidratación en bruto; b) una mezcla de productos de deshidratación en bruto neutralizada, tras una etapa de neutralización realizada a la mezcla de productos de deshidratación en bruto; c) la mezcla de productos tras una etapa de neutralización realizada a la mezcla de productos de deshidratación en bruto y además tras una etapa realizada a la mezcla de productos de deshidratación en bruto neutralizada para retirar las especies iónicas a partir de la misma; d) una fracción de una mayor pureza o una concentración más alta; y e) una fracción de menor pureza o concentración, mediante la reacción con una fuente de hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación, en condiciones eficaces para llevar a cabo la hidrogenación. Además, la isosorbida se prepara mediante la deshidratación de sorbitol en presencia de un catalizador ácido para formar una mezcla de productos de isosorbida en bruto, la hidrogenación de la mezcla de productos de isosorbida en bruto mediante la reacción con hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación, a una presión de hidrógeno de al menos aproximadamente 6,9 MPa, y la obtención de un producto enriquecido en isosorbida a partir de la mezcla de productos de isosorbida en bruto hidrogenada. Particularmente, la isosorbida se prepara mediante la deshidratación de sorbitol en presencia de un catalizador ácido para formar una mezcla de productos de isosorbida en bruto, la retirada de especies iónicas a partir de la mezcla de productos de isosorbida en bruto mediante el contacto de la mezcla de productos de isosorbida en bruto con una o más resinas de intercambio iónico, a través de medios de exclusión iónica o a través de una combinación de medios de intercambio iónico y de exclusión iónica, la hidrogenación de la mezcla de productos de isosorbida en bruto con especies iónicas que se han retirado a partir de la misma, mediante la reacción con hidrógeno en presencia de un catalizador de hidrogenación; y la obtención un producto enriquecido en isosorbida con color mejorado a partir de la mezcla de productos de isosorbida en bruto hidrogenada.

De manera similar, la publicación de solicitud de patente internacional n.° WO2014070370 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 8 de mayo de 2014 “Additives for improved isohexide products” aborda el problema de color bien conocido de la isosorbida mediante la deshidratación de uno o más hexitoles en presencia de un catalizador ácido para formar una mezcla de productos de deshidratación en bruto, la adición de uno o más antioxidantes a la mezcla de productos de deshidratación en bruto, y el procesamiento adicional de la mezcla de productos de deshidratación en bruto que contiene el uno o más antioxidantes para producir un producto enriquecido en una o más isohexidas en comparación con la mezcla de productos de deshidratación en bruto; siendo de 100 o menos el color AHPA inicial de los productos enriquecidos en isohexida.

Se obtuvieron rendimientos mejorados de isosorbida y del precursor 1,4-sorbitano de isosorbida en la deshidratación catalizada por ácido de alcoholes de azúcares en la solicitud de patente internacional n.° WO2014137619 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 12 de septiembre de 2014 “Process for acid dehydration of sugar alcohols”. Estos se obtuvieron mediante la deshidratación catalizada por ácido de un alcohol de azúcar, que comprende poner en contacto el alcohol de azúcar con un catalizador ácido de Lewis tolerante al agua a una temperatura y durante un tiempo suficiente para producir agua y al menos un producto de alcohol de azúcar parcialmente deshidratado. Específicamente, se produjo isosorbida a partir de sorbitol poniendo en contacto sorbitol con una cantidad eficaz de catalizador ácido de Lewis homogéneo tal como triflato de bismuto (III), triflato de galio (III), triflato de escandio (III), triflato de aluminio, triflato de indio (III), triflato de estaño (II) y combinaciones de dos o más de estos, a una temperatura y durante un tiempo suficiente para producir una mezcla de productos que incluye isosorbida.

El problema de color inherente en la síntesis de isosorbida también se ha abordado en la publicación de solicitud de patente PCT n.° WO2015112389A1 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 30 de julio de 2014 “Process for producing isohexides”. Las isohexidas se deshidratan de manera continua en presencia de un catalizador ácido a vacío usando un evaporador de película delgada para producir una mezcla de productos de deshidratación en bruto que incluye el producto de deshidratación de isohexida a partir del hexitol. Se han logrado una rendición de cuentas de carbono mejorada en la deshidratación de alcoholes de azúcares y niveles de rendición de cuentas de carbono mayores del 75%.

La selección juiciosa del catalizador ha permitido el desarrollo de notables mejoras en el rendimiento de isosorbida, la rendición de cuentas de producto y la reducción del cuerpo de color en la publicación de solicitud de patente internacional n.° WO/2015/156846 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida, publicada el 15 de octubre de 2015 “Dehydration of a sugar alcohol with mixed combination of acid catalysts”.

Se dan a conocer poliésteres semicristalinos a partir de isoidida y ácido 2,5-furanodicarboxílico en la solicitud de patente internacional n.° WO2015166070 A1 en tramitación junto con el presente documento, publicada el 5 de noviembre de 2015, “Polyisoidide Furanoate Thermoplastic Polyesters and Copolyesters”. También se enseñan copoliésteres semicristalinos a partir de isoidida y una cantidad minoritaria de cualquiera de 1,4-butanodiol o 2,3-butanodiol con ácido 2,5-furanodicarboxílico, junto con procedimientos para preparar materiales de alto peso molecular mediante polimerización por fusión, proporcionando un polímero semicristalino, después realizando una condensación en estado sólido al polímero semicristalino.

Sin embargo, tal como ya se mencionó anteriormente, las aplicaciones de polímero normalmente requieren materias primas de monómero puras. Un experto en la técnica considera axiomático que es probable que las propiedades de los polímeros producidos a partir de monómeros impuros sean inadecuadas. Las impurezas en los monómeros pueden interferir con el procedimiento de polimerización. Además, los precursores de color formados como subproductos de las reacciones de síntesis pueden provocar el desarrollo de problemas de color en los polímeros preparados a partir de isoidida.

De hecho, los sorbitanos son los principales subproductos en la síntesis de isosorbida a partir de sorbitol, lo que provoca problemas significativos con el desarrollo de color y la degradación de isosorbida a lo largo del tiempo. Los sorbitanos son muy indeseables en la isosorbida debido a los efectos perjudiciales que sus productos de descomposición ejercen sobre la isosorbida. Los sorbitanos se descomponen fácilmente en cascadas de reacciones para formar una pluralidad de productos escasamente caracterizados incluyendo furanos; estos se descomponen adicionalmente para formar compuestos que decoloran la isosorbida y productos producidos a partir de los mismos. Los sorbitanos en la isoidida son indeseables en la mayoría de los casos; la presencia de sorbitano provoca el amarilleamiento de la isosorbida cristalina. Otro conjunto conocido de compuestos formados en cascadas de descomposición de sorbitanos son los ácidos orgánicos. Los ácidos orgánicos reaccionan con la isosorbida para descomponerla en otras impurezas no deseadas, lo que también reduce el contenido de isosorbida. La solicitud de patente internacional n.° WO 2014070371 A1 previamente mencionada logra la retirada de sorbitanos a partir del sorbitol mediante destilación. Además, la solicitud de patente internacional n.° WO 2014070369 A1 previamente mencionada citó la solicitud de patente japonesa como problemas de enseñanza asociados con la inestabilidad de los sorbitanos en la isosorbida: “El documento JP 2006/316025 por su parte indicó anteriormente que la formación de productos degradación/descomposición en muestras envejecidas de isosorbida estaba relacionada con la auto-oxidación del producto secundario 1,4-sorbitano monoanhidrohexitol y con “reacciones laterales” no especificadas que implican un disolvente (tal como agua y disolventes orgánicos tales como xileno y tolueno) a partir de la deshidratación de sorbitol para preparar isosorbida. La referencia JP'025 indica múltiples destilaciones de la isosorbida en bruto en ausencia de un disolvente a temperaturas gradualmente crecientes y/o al menos una de tales destilaciones sin disolvente seguida de un tratamiento térmico de la isosorbida para reducir el contenido de 1,4-sorbitano del producto de isosorbida, con blanqueamiento del producto de isosorbida incluido en cada caso mediante tratamiento con resinas de intercambio iónico y adsorción sobre carbono”.

Quizá no sea sorprendente, entonces, incluso cuando se obtiene isosorbida altamente pura y se usa en un procedimiento de epimerización tal como describen Le Notre et al., se forma un conjunto de subproductos que, con los epímeros isomanida e isosorbida, plantean aún más dificultades para obtener el producto de isoidida de pureza de calidad para monómero deseado en última instancia. Por tanto, la solicitud de patente internacional n.° WO 2013125950 (la solicitud WO'950) enseña en referencia al procedimiento propuesto por Le Notre et al. que es deseable un método para preparar isoidida al tiempo que se evitan reacciones laterales. Señalan que las reacciones laterales que reducen el rendimiento conducen a una pérdida de masa indeseable, por ejemplo como resultado de la hidrodesoxigenación. Los productos de estas reacciones laterales incluían productos de hidrodesoxigenación (HDO) no volátiles. Esto sigue la sabiduría convencional que también dicta que las reacciones laterales conducen a subproductos no deseados, por tanto los catalizadores de reacción y las condiciones de reacción deben tener en cuenta, si no centrarse en, minimizar los subproductos.

La sabiduría convencional inherente en las reacciones de síntesis dicta que las reacciones laterales que conducen a subproductos no deseados deben evitarse desde una perspectiva de pérdida de rendimiento. La sabiduría convencional también dictaría, tal como se observó previamente, que con el fin de producir productos de alta pureza, son necesarios materiales de partida de alta pureza. Es fundamental para los procedimientos de reacción de múltiples etapas el principio de que la pureza del producto de cada etapa es proporcional a la pureza del material de partida o producto intermedio que ha reaccionado en esa etapa. La sabiduría convencional también menciona procedimientos de purificación, que deben optimizarse para dar los materiales de partida y producto intermedios de alta pureza.

Sin embargo, ahora se ha descubierto, en contraposición a estos paradigmas convencionales, que cuando la isoidida se prepara mediante la epimerización de una composición de isosorbida de partida en la que se omiten las costosas etapas de purificación, de modo que se permite que permanezcan determinados subproductos de reacción de la isosorbida a partir de una isosorbida que contiene estos determinados subproductos de reacción de la isosorbida (a continuación en el presente documento, “materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos”); no obstante, puede prepararse isoidida de pureza de calidad para monómero a partir de la misma con rendimiento inesperadamente buenos.

Independientemente se ha determinado que la epimerización de una alimentación de reactor de epimerización que contiene uno o más sorbitanos, tal como una mezcla de alimentación purificada de manera incompleta, permite determinadas economías en las medidas de separación y purificación aguas abajo que son necesarias para producir isoidida de calidad para monómero (donde “isoidida de calidad para monómero” se entiende en el presente documento como una isoidida de al menos el 99,5 por ciento de pureza, mientras que preferiblemente la pureza obtenida es del 99,9 por ciento o mejor), además de las economías recién mencionadas en la generación aguas arriba de una materia prima de isosorbida para la epimerización.

La mayor parte de la bibliografía relacionada con tecnologías de purificación de isohexida se ha desarrollado, de nuevo como era de esperar, en el contexto de la purificación de mezclas de productos a partir de la doble deshidratación de hexitoles. Con respecto a la producción de isosorbida a partir de sorbitol, estas mezclas de productos contienen todas ellas convencionalmente isomanida, isosorbida e isoidida, así como sorbitanos parcialmente deshidratados. No obstante, la técnica de purificación de isohexida desarrollada para la purificación de mezclas de productos de la doble deshidratación de hexitoles sí representa una técnica pertinente para la tarea de purificar una mezcla de productos de epimerización que se produce en una epimerización de isosorbida para proporcionar isoidida.

Tal como se resume en las patentes estadounidenses n.os US 7.122.661 y US 8.008.477, previamente se habían sugerido varios enfoques (es decir, previos a estas dos patentes) para obtener los productos de deshidratación interna (y particularmente para obtener los dianhidrohexitoles tales como isosorbida especialmente) con mayor pureza, por una variedad de motivos. Algunos de estos enfoques buscaban mejoras en la pureza a través de cambios en el procedimiento de deshidratación mediante el cual se preparan los dianhidrohexitoles, mientras que otros enfoques implicaban una forma de purificación después de formarse las composiciones de dianhidrohexitoles.

Por ejemplo, la patente británica n.° GB 613.444 describe la producción de una composición de isosorbida a través de deshidratación llevada a cabo en un medio de agua/xileno, seguida de destilación y recristalización a partir de una mezcla de alcohol/éter.

La solicitud de patente internacional n.° WO 00/14081 describe la destilación y recristalización a partir de un alcohol alifático inferior, o la destilación sola en presencia de borohidruro de sodio y bajo una atmósfera inerte.

La patente estadounidense n.° US 4.408.061 usa catalizadores de deshidratación de haluro de hidrógeno gaseoso o fluoruro de hidrógeno líquido con cocatalizadores de ácido carboxílico seguido de destilación de las composiciones de isosorbida o isomanida en bruto así obtenidas.

La patente estadounidense n.° US 7.122.661 por su parte describe un procedimiento para obtener composiciones de isohexida del 99,5% de pureza o mayor y estabilidad en almacenamiento mejorada, sin implicar necesariamente una etapa de cristalización posterior a la destilación comparativamente costosa y de bajo rendimiento a partir de un medio de disolvente, a través del uso de una etapa de intercambio iónico seguida de una etapa de tratamiento de decoloración. Más particularmente, se describe una composición de isohexida destilada que se somete a un tratamiento con al menos un medio de intercambio iónico, que puede ser un lecho mixto de resina(s) aniónica(s) y resina(s) catiónica(s) o una sucesión de resina(s) catiónica(s) y resina(s) aniónica(s), seguido de tratamiento con al menos un “medio de decoloración”. El medio de decoloración puede ser carbón activado en forma granular o pulverulenta. En determinadas realizaciones, se contempla un segundo tratamiento con el medio de decoloración antes de la etapa de tratamiento de intercambio iónico.

En J. Amer Chem. Soc. 67 1865 (octubre de 1945), se propuso una columna de arcilla adsortiva para la separación de isohexida: “Se sometió a cromatografía una mezcla, en cantidades desproporcionadas, de 1,4:3,6-dianhidrosorbitol (isosorbida), 1,4:3,6-dianhidro-D-manitol (isomanida) y 1,4:3,6-dianhidro-L-iditol (isoidida) para mostrar tres zonas”.

La solicitud de patente internacional n.° WO02/39957 desarrolló un enfoque cromatográfico, que puede funcionar sin calor, para la retirada de subproductos de reacción no deseados a partir de la isosorbida. Para separar las isohexidas producidas mediante una hidrólisis ácida catalizada por ácido de sorbitol (composición aproximada en peso del 75% de isosorbida) a partir de compuestos distintos de isohexidas (el 10% de subproductos anhidros (productos de reacción de hidrodesoxigenación (HDO)) y el 15% de dímeros/oligómeros), emplearon resinas ácidas en forma protonada (H+) en cromatografía de lecho móvil simulado. Sin embargo, sus resinas ácidas en forma protonada no pudieron separar isómeros/epímeros tales como la isosorbida a partir de la isoidida, tal como se evidencia por el contenido de isoidida en su isosorbida purificada, y ciertamente no pudieron obtener una isoidida purificada.

Es probable que la destilación seguida de cristalización sea el enfoque más favorecido, en términos generales, para purificar las mezclas de productos de isohexida a partir de la doble deshidratación de hexitoles. Sin embargo, la purificación de isoidida mediante cristalización apenas se entiende. Los primeros intentos de cristalizar una disolución acuosa de isoidida mediante evaporación proporcionaron un jarabe a partir del cual no pudo obtenerse ningún material cristalino. El derivado completamente benzoilado puede someterse a cristalización fraccionada para dar dibenzoilato de isoidida puro (Journal of the American Chemical Society (1946), 68, 939-41). La cristalización a partir de disolvente de los ésteres del ácido benzoico de isoidida se enseñó en la patente estadounidense n.° 3023223 (expedida el 23 de febrero de 1962), y se cristalizaron derivados de benzoílo y derivados de nitrato a partir de disolventes en la patente estadounidense n.° US4721796 (expedida el 26 de enero de 1988), pero la isoidida no se cristalizó en ninguna patente. Se cristalizó alcohol de azúcar anhidro a partir de etanol (resúmenes, patentes japonesas n.os JP5492497 y JP5492531, ambas expedidas el 14 de mayo de 2014). Se presenta un enfoque alternativo en la solicitud de patente internacional n.° WO 01/81785, publicada el 21 de junio de 2012, que enseña la adición de un coadyuvante de destilación de sacáridos a un producto de reacción de alcoholes de azúcares anhidros mixtos (isosorbida, isomanida, isoidida) seguido de destilación, tal como a 220°C a un vacío de 0,4 kPa (3 mmHg). Según se notifica, el sacárido aumenta las propiedades de flujo del sistema; no se enseñó la separación de isoidida a partir de isosorbida. La destilación también se emplea en la solicitud de patente internacional n.° WO 14/73843, publicada el 15 de mayo de 2014, para obtener “alcohol de azúcar anhidro (en particular, isosorbida, isomanida, isoidida, y similares) que tiene una pureza del 98 por ciento o mayor y que contiene menos del 0,1 por ciento de sorbitol y un isómero de sorbitano, que son impurezas, con un alto rendimiento de destilación total del 94 por ciento o mayor”. Esto se logra “destilando el líquido convertido a lo largo de dos o más etapas mediante el uso de manera secuencial de una combinación de un evaporador de película de agua de tipo condensador externo y un evaporador de recorrido corto de tipo condensador interno” (resumen).

El documento WO 2014/070371 da a conocer un procedimiento para preparar isohexidas tales como isosorbida con color reducido y/o estabilidad de color mejorada en almacenamiento, en el que las especies iónicas en la mezcla de productos de deshidratación en bruto se separan sustancialmente de manera cromatográfica a partir de la parte restante de la mezcla de productos en bruto, luego se refina la parte restante para producir un producto terminado para su uso o venta posterior.

El documento WO 2013/107735 da a conocer un método para recuperar alcoholes de azúcares anhidros a partir de una mezcla que comprende compuestos estrechamente relacionados, tales como alcoholes de azúcares.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere, en un primer aspecto, a un método para preparar isoidida a partir de una isosorbida impura que contiene uno o más sorbitanos (“alimentación de reactor de epimerización”), mezcla que comprende isosorbida impura. Lo que se entiende por “isosorbida impura” es una composición rica en isosorbida que contiene uno o más sorbitanos. En realizaciones particulares, la materia prima de isosorbida que contiene sorbitanos es un producto de reacción de isosorbida mínimamente purificado que luego se somete a epimerización (isomerización). El uso de materia prima de isosorbida que contiene sorbitanos para la epimerización de isosorbida es beneficioso debido al ahorro de costes inherente a una purificación menos rigurosa que la requerida para la isosorbida de mayor pureza.

Específicamente, la presente invención se refiere a un método para sintetizar isoidida, que comprende proporcionar una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, en el que la razón de isohexida con respecto al contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida oscila entre 1 y 15; y epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y una mezcla de alcoholes alifáticos de cadena lineal de menor punto de ebullición que las isohexidas. Las realizaciones preferidas resultan evidentes a partir del contenido de las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un gráfico de apilamiento de cromatogramas de CG de una materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos (alimentación de reactor de isoidida) y un producto de reacción de isoidida que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación (generados a las 1660 horas).

La figura 2 representa el perfil de elución de una prueba de pulso para la separación de isoidida, isosorbida e isomanida del ejemplo 6 usando la resina de intercambio iónico Diaion UBK530™ (BV = flujo * tiempo de etapa / volumen de columna).

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un método para preparar isoidida mediante la epimerización de una isosorbida purificada de manera incompleta que comprende isosorbida y uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15; la epimerización de la isosorbida purificada de manera incompleta forma un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación tal como se define en la reivindicación 1. En una realización, proporcionar una isosorbida que comprende isosorbida y uno o más sorbitanos comprende llevar a cabo una purificación incompleta de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, en el que las impurezas comprenden subproductos generados en la producción de isosorbida. En determinadas realizaciones, proporcionar una isosorbida que comprende isosorbida y sorbitanos comprende reciclar fondos de destilación ricos en isosorbida que contienen sorbitanos a partir de la fabricación de isosorbida por destilación convencional. La isosorbida que comprende isosorbida y uno o más sorbitanos puede obtenerse mediante la deshidratación de sorbitol para formar un producto de isosorbida y el sometimiento del producto de isosorbida a purificación incompleta para proporcionar una isosorbida que contiene sorbitanos. En determinadas realizaciones, la isosorbida que comprende isosorbida y uno o más sorbitanos comprende corrientes de procedimiento intermedias en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol. Lo que se entiende por “corrientes de procedimiento intermedias en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol” es cualquier fuente de material o combinación de fuentes de material halladas en un procedimiento para preparar isosorbida que contiene isosorbida, sorbitanos o ambos. Lo que se entiende por “isosorbida de calidad técnica” es una composición que contiene al menos el 80% de isosorbida. El uso de isosorbidas, tales como estas corrientes de procedimiento intermedias, como materiales de partida en la síntesis de isoidida puede dar como resultado el ahorro de costes debido a la eliminación de etapas de purificación de isosorbida.

Las impurezas en la materia prima de isosorbida pueden comprender uno o más sorbitanos e isómeros de los mismos, tales como 1,4-sorbitano monoanhidrohexitol (1,4-anhidrosorbitol), 2,5-anhidrosorbitol, 1,5-anhidrosorbitol y 1,4,3,6-dianhidrosorbitol. En una realización, la cantidad de sorbitanos puede ser mayor del 0,1%, mayor del 0,2%, mayor del 0,5%, mayor del 1%, mayor del 2%, mayor del 3%, mayor del 4%, mayor del 5%, mayor del 6%, mayor del 7%, mayor del 8%, mayor del 9%, mayor del 10%, y hasta el 20% de sorbitanos. Un método según la presente invención para epimerizar una materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos para dar isoidida implica llevar a cabo las etapas de síntesis para la preparación de una composición de isosorbida a partir de sorbitol mediante deshidratación catalizada por ácido tal como se destaca en el presente documento y en el documento WO 2014070371, y someter la composición de isosorbida a purificación incompleta mediante una o quizás una combinación de determinadas etapas de purificación tal como se destaca en el presente documento y en el documento WO 2014070371 A1, pero excluyendo la destilación, para generar una materia prima de isosorbida que comprende uno o más sorbitanos; las etapas de purificación pueden ser una o más de ultrafiltración, nanofiltración, cromatografía de exclusión iónica, cromatografía de intercambio iónico, cromatografía de lecho móvil simulado (SMB) y puesta en contacto con carbono activado. Se considera que las composiciones sometidas a una o más de estas etapas, pero no sometidas a temperaturas de destilación, son composiciones que han experimentado purificación incompleta según la presente invención y, por tanto, son adecuadas para su uso como o en una materia prima de epimerización según el procedimiento de la invención.

Por tanto, la presente invención se refiere a un método para preparar isoidida a partir de una materia prima de isosorbida que se ha sometido a una purificación menos rigurosa que la necesaria para la isosorbida de calidad para monómero; la incompletitud de la purificación se indica por la presencia de sorbitanos en la isosorbida. La isosorbida purificada de manera incompleta que contiene uno o más sorbitanos no se somete a temperaturas de destilación de isosorbida. A llevar a cabo una purificación incompleta sin someter la composición de isosorbida a temperaturas de destilación, puede lograrse un ahorro de costes sustancial; además, la isosorbida sensible al calor puede evitar los efectos dañinos de las altas temperaturas.

La isosorbida que contiene uno o más sorbitanos comprende el producto obtenido al someter una composición de isosorbida producida a partir de sorbitol mediante deshidratación catalizada por ácido (composición de isosorbida que contiene subproductos de sorbitano) a al menos una de las siguientes etapas de purificación, para proporcionar la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos:

* Ultrafiltración

* Exclusión iónica

* Intercambio iónico

* Etapa de adsorción sobre lecho de resina o carbono.

La purificación incompleta de isosorbida se lleva a cabo de la siguiente manera: en primer lugar, se lleva a cabo ultrafiltración o nanofiltración de la composición de isosorbida que contiene sorbitanos producida a partir de sorbitol mediante deshidratación catalizada por ácido para reducir el contenido de moléculas más grandes que las isohexidas y los sorbitanos, tales como impurezas oligoméricas o poliméricas de mayor peso molecular en la mezcla de productos de deshidratación en bruto que pueden precipitar y obturar las resinas de intercambio iónico y/o de exclusión iónica posteriores. Las membranas que tienen un valor de corte de peso molecular de aproximadamente 1.000 a 10.000 son satisfactorias, aunque los expertos en la técnica apreciarán que para otras mezclas de productos de isohexida en bruto producidas mediante métodos diferentes o en condiciones diferentes, otras membranas de nanofiltración o ultrafiltración pueden ser mejores o económicamente no valen la pena de implementar. Los ejemplos de las membranas que se probaron y que resultaron útiles en las presentes condiciones particulares incluyen membranas de ultrafiltración de polietersulfona de las series GE Power™ y Water GE™, y de la serie PW™, polietersulfona Sepro™ PES5, PES10, y membranas de ultrafiltración de poli(fluoruro de vinilideno) PVDF4™. La corriente de procedimiento sometida a ultrafiltración o nanofiltración resultante obtenida es un ejemplo de una corriente de procedimiento intermedia en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol.

Después de la etapa de nanofiltración o ultrafiltración, se emplea una etapa de exclusión iónica para retirar al menos parcialmente las especies iónicas a partir del producto de isosorbida filtrado. Resinas de exclusión iónica preferidas son resinas de tipo gel de calidad para cromatografía con una mediana de diámetro en volumen de entre 290-317 |im, donde más del 80% del intervalo de tamaños de partícula está entre 280-343 |im y más del 60% del intervalo de tamaños de partícula está entre 294-392 |im, que se caracterizan por una densidad de reticulación de menos del 12%, más preferiblemente menos del 8% e idealmente menos del 6%, y que están en forma catiónica correspondiente al catión de concentración más alta presente en la mezcla de productos de isosorbida en bruto. La etapa de exclusión iónica puede llevarse a cabo de manera discontinua, semicontinua o continua y puede llevarse a cabo a través de una disposición de lecho fijo o un sistema de lecho móvil simulado continuo. La exclusión iónica se lleva a cabo con resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidas en forma de sodio; la forma de calcio no es adecuada si la reacción se ejecuta con ácido sulfúrico como catalizador y se neutraliza con hidróxido de sodio. La corriente de procedimiento sometida a exclusión iónica resultante es un ejemplo de una corriente de procedimiento intermedia en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol.

A la etapa de exclusión iónica le sigue una etapa de intercambio iónico para retirar impurezas iónicas adicionales a partir de la isosorbida, preferiblemente a través del uso de una disposición de lecho fijo que incluye al menos una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida altamente reticulada en forma de hidrógeno y una resina de intercambio aniónico fuertemente básica, altamente reticulada y macroporosa en forma de hidróxido. Al igual que con los materiales usados para la etapa de exclusión iónica, aunque a continuación en el presente documento se muestran ejemplos particulares, diversas resinas de los tipos indicados están disponibles comercialmente y son conocidas por los expertos en la técnica, y estará bien dentro de las capacidades de los expertos habituales en la técnica en el uso de tales resinas de intercambio iónico seleccionar y usar eficazmente resinas apropiadas en la etapa de intercambio iónico para retirar impurezas adicionales de los tipos enumerados anteriormente a partir de la composición de isosorbida en bruto. La corriente de procedimiento sometida a intercambio iónico resultante obtenida es un ejemplo de una corriente de procedimiento intermedia en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol.

Después del intercambio iónico, la isosorbida puede someterse a una etapa de adsorción sobre lecho de resina o carbono en una realización, principalmente para retirar impurezas oligoméricas o poliméricas no iónicas adicionales y/o cuerpos de color que quedan. Preferiblemente, se usa una disposición de lecho fijo con uno o más carbonos activados. Los carbonos activados adecuados incluyen, pero no se limitan a, carbono activado con vapor Norit™ SA2 a partir de turba, carbono activado granular de bajo contenido en hierro soluble ácido Calgon CPG™-LF a partir de carbón, carbono activado granular a base de carbón Calgon CAL™, carbono activado en polvo a base de madera químicamente activado Nuchar™ SN, carbono activado microgranulado de alta área de superficie Norit™ RO 0.8, carbono activado granular de alta área de superficie y baja densidad Nuchar™ WV-B, carbono activado Calgon PCB™ a partir de cáscaras de coco, carbono activado a base de carbón reaglomerado en polvo Calgon BL™, carbono activado granular de bajo contenido en hierro soluble, bajo contenido en ceniza y alta actividad Nuchar™ RGC, y carbono activado en polvo a base de manera químicamente activado Nuchar™ SA-20. Las resinas adsortivas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, resinas macroporosas de tipo estirenodivinilbenceno, por ejemplo, las resinas Dowex Optipore™ L493 y Dowex Optipore SD-2™. La corriente de procedimiento resultante obtenida es un ejemplo de una corriente de procedimiento intermedia en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol.

Además, la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, comprende corrientes de procedimiento intermedias que incluyen uno o más de: fondos de destilación reciclados a partir de la fabricación de isosorbida por destilación convencional tal como se define en el párrafo [0043] del documento US2015126599 (documento WO2014070371); mezcla de reacción en bruto de isosorbida neutralizada tal como se define en el párrafo [0077] del documento US2015126599 (diluida con agua desionizada y filtrada a través de un filtro de 0,2 pm, que contiene el 46,025% en peso de isosorbida, el 7,352% en peso de sorbitanos y el 34,940% en peso de agua; extractos de una serie de etapas de purificación de isosorbida por exclusión iónica en lecho móvil simulado tal como se define en el párrafo [0080] del documento US2015126599 que contiene el 29,45 por ciento en peso de isosorbida, el 3,31 por ciento en peso de sorbitanos y el 67,14 por ciento en peso de agua; mezcla de isosorbida sometidas a intercambio iónico y exclusión iónica combinados tal como se define en el párrafo [0080] del documento US2015126599 que contiene el 72,20% en peso de isosorbida, el 8,12% en peso de sorbitanos, el 5,63% en peso de agua; o residuo de isosorbida desgasificado tal como se define en el párrafo [0083] del documento US2015126599 que contiene el 83,81 por ciento en peso de isosorbida, el 0,19 por ciento en peso de isomanida, el 0,07 por ciento en peso de isoidida y el 12,22 por ciento en peso de sorbitanos. También son adecuadas corrientes de procedimiento tales como corrientes que contienen isosorbida y sorbitanos a partir de solicitudes de patente complementarias. Las fuentes para corrientes de procedimiento intermedias que contienen isosorbida y sorbitoles incluyen las corrientes de procedimiento de las publicaciones y solicitudes de patente n.os WO2013125950, WO2014070369, WO2014070370, WO 2014070371, WO2014137619, WO2015112389, WO2015156846 A1, WO2015166070 A1 y US2015126599; los expertos reconocerán al contemplar estos procedimientos que puede usarse cualquier corriente o fuente o producto intermedio del procedimiento que contenga isosorbida y sorbitanos como fuente de isosorbida para una corriente de procedimiento intermedia. Cada uno de estos es un ejemplo de una corriente de procedimiento intermedia en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol. El experto en la técnica reconocerá que estas corrientes de procedimiento serán atractivas en el caso de implementar la fabricación de isoidida en plantas de fabricación de isosorbida existentes “de campo marrón” (brownfield), así como en el caso de la nueva construcción “de campo verde” (greenfield) de una planta de fabricación de isoidida especializada.

La isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, puede obtenerse mediante la adición de sorbitanos a la una o más corrientes de procedimiento intermedias o a una o más isosorbidas disponibles comercialmente.

En cualquier punto antes, durante o después de someterse a una o más de las etapas de ultrafiltración, nanofiltración, cromatografía de exclusión iónica, cromatografía de intercambio iónico y/o puesta en contacto con carbono activado, puede ajustarse el contenido de agua de la composición de isosorbida, tal como mediante evaporación o adición de agua. A diferencia de los métodos más convencionales de purificación de isosorbida diseñados para producir una calidad comercial o USP de isosorbida, tal como destilación, estos procedimientos de purificación incompleta se hacen funcionar sin someter la isosorbida a temperaturas de destilación, tal como haciendo funcionar a, o casi a, temperatura ambiental. El punto de ebullición de isosorbida a vacío notificado oscila entre 152 y 165°C a un vacío de 400-1333 pascales. El intervalo de temperaturas al que se hacen funcionar los procedimientos de purificación sin someter la isosorbida a temperaturas de destilación puede determinarse fácilmente por el experto de habilidad promedio en la técnica. Al llevar a cabo la purificación sin someter la composición de isosorbida a temperaturas de destilación, puede lograrse un ahorro de costes sustancial; además, la isosorbida sensible al calor puede evitar los efectos dañinos de las altas temperaturas.

Una composición que comprende isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, puede comprender una isosorbida disponible comercialmente. Estas están disponibles en una gama de purezas, incluyendo isosorbida pura POLYSORB™ para polímeros tales como policarbonatos y poliésteres (99,5% de pureza mínima, de Roquette, 62080 Lestrem cedex, Francia); > 99% de isosorbida pura (TCI Fine Chemicals, Portland, OR); isosorbida técnica POLYSORB PB/LPB™ para productos intermedios y derivados de isosorbida (98% de pureza mínima, de Roquette); pureza del 95-98% (Alfa Aeser, Ward Hill, M^a) y pureza del 90-95% (eNovation Chemicals LLC, Bridgeport, Nueva Jersey).

La materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos puede caracterizarse por una razón del contenido total de isohexidas con respecto al contenido total de sorbitanos. Según la presente invención, la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida oscila entre 1 y 15. En un ejemplo a continuación, la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida que comprende sorbitanos sometida a epimerización en el ejemplo 5 desde la hora 1868 hasta la hora 2701 fue de 8,06 (44,9% de isohexidas totales, 5,57% de sorbitanos totales); la razón en la mezcla de isosorbida purificada de manera incompleta (“materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos) sometida a epimerización desde la hora 2741 hasta la hora 2701 fue de 9,39 (41,3% de isohexidas totales, 4,40% de sorbitanos totales). La materia prima de isosorbida purificada de manera incompleta (materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos) incluye composiciones de isosorbida en las que la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) oscila entre uno y doscientos, incluyendo los puntos de extremo y todo el intervalo, es decir, oscila entre el 50% de isohexida/el 50% de sorbitanos y el 99,5% de isohexidas/el 0,5% de sorbitanos, donde el contenido en porcentaje en peso de isohexidas y sorbitanos en la composición se normaliza al 100%. Las razones a modo de ejemplo del contenido de isohexida con respecto al contenido de sorbitano en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos incluyen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ,10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 7677, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 ,128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168 ,169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 ,178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195 ,196, 197, 198, 199 y 200, y fracciones de las mismas.

Las cantidades relativas de isohexida y sorbitanos en la materia prima de isosorbida purificada de manera incompleta pueden expresarse en términos de porcentaje en peso de isohexidas/porcentaje en peso de sorbitanos (donde el contenido en porcentaje en peso de isohexidas y sorbitanos en la composición se normaliza al 100% y no se incluye ni el agua ni ningún otro disolvente presente), y pueden incluir razones de 80/20, 81/19, 82/18, 83/17, 84/16, 85/15, 86/14, 87/13, 88/12, 89/11, 90/10, 91/9, 92/8, 93/7, 94/6, 95/5, 96/4, 97/3, 98/2, 99/1, 99,5/0,5, y fracciones de las mismas.

Después de obtener una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos mediante cualquiera de los métodos anteriores, se somete a epimerización en la que la isosorbida se epimeriza, formando un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. En determinadas realizaciones, la epimerización se lleva a cabo según el documento WO 2013/125950 A1 concedido a Hagberg et al. En el mismo, se somete una disolución acuosa de isosorbida a epimerización en presencia de hidrógeno bajo la influencia de un catalizador que comprende rutenio sobre un soporte, a un pH de partida superior a 7. El documento WO'950 proporciona además un procedimiento para la preparación de isoidida a partir de glucosa mediante la hidrogenación de glucosa para formar sorbitol, la deshidratación del sorbitol resultante para formar isosorbida, luego la epimerización de la isosorbida para dar isoidida usando un catalizador que comprende rutenio soportado sobre carbono a un pH superior a 7. Alternativamente, puede usarse el procedimiento de Wright y Brandner, J.

Org. Chem., 1964, 29 (10), págs. 2979-2982 para preparar isoidida. Enseñan la epimerización por medio de catálisis con Ni, usando níquel soportado sobre tierra de diatomeas. La reacción se llevó a cabo en condiciones relativamente severas, tales como una temperatura de 220°C a 240°C a una presión de 15,2 MPa (150 atmósferas). La reacción alcanzó un estado estacionario después de dos horas, con una mezcla en equilibrio que contiene isoidida (57%), isosorbida (36%) e isomanida (7%). Se obtuvieron resultados comparables cuando se partió de isoidida o isomanida. Se halló que aumentar el pH hasta 10-11 tenía un efecto de aceleración, así como un aumento de la temperatura y la concentración de catalizador de níquel. Puede hallarse una divulgación similar en la patente estadounidense n.° 3.023.223.

Sorprendentemente, en determinadas realizaciones, la isoidida puede sintetizarse a partir de una composición de isosorbida purificada de manera incompleta. Las pérdidas de masa de isohexida pueden contabilizarse como “pérdida de masa” de isohexidas o “descomposición” de isohexidas. Los productos de HDO pueden corresponder a “pérdida de masa” de sorbitanos, “descomposición” de sorbitanos, “pérdida de masa” de isohexidas o “descomposición” de isohexidas. Al menos parte de la pérdida de masa se debe a la formación de productos de hidrodesoxigenación (HDO), que pueden formarse a partir de isohexidas o sorbitanos. Los productos de HDO se definieron como los compuestos en el cromatograma entre 3 y 6,75 minutos (figura 1).

Sin desear estar vinculados por la teoría, se cree que los sorbitanos se descomponen en el reactor de epimerización para formar compuestos que tienen puntos de ebullición por debajo del punto de ebullición de la isoidida deseada. Estos incluyen productos de hidrodesoxigenación (HDO); los productos de HDO se han caracterizado como una mezcla de alcoholes alifáticos de cadena lineal con bajos puntos de ebullición en relación con las isohexidas (compuestos volátiles: propanoles, butanoles, hexanoles, alcanos; compuestos no volátiles: propanodioles, butanodioles, hexanodioles, furanol; (información complementaria para LeNotre et al., ChemSusChem 6, 693-700 2013 en http://onlinelibrary.wiley.com/store/10.1002/cssc.201200714/asset/supinfo/cssc_201200714_sin_miscellaneous_i nformation.pdf?v=1&s=89d9ecS35660174ab84c20ed377959f2d1e0a55c consultado el 19 de noviembre de 2014).

La figura 1 muestra un gráfico de apilamiento de CG/FID de cromatogramas de la composición de isosorbida purificada de manera incompleta que comprende sorbitanos y el producto de reacción de epimerización posterior generado a las 1660 horas. La eliminación casi completa de sorbitanos presentes en la alimentación al reactor dio como resultado un producto de isoidida con un contenido muy bajo de sorbitanos. Los productos de hidrodesoxigenación aumentaron hasta aproximadamente el 25%.

En determinadas realizaciones, la epimerización se lleva a cabo mediante la formación de una isosorbida que comprende isosorbida y sorbitanos y la epimerización de la isosorbida en presencia de hidrógeno y un catalizador de epimerización seleccionado del grupo que consiste en níquel soportado sobre tierra de diatomeas, un catalizador de hidrogenación de níquel soportado, níquel Raney, rutenio sobre carbono, rutenio sobre un soporte, rutenio sobre óxido de aluminio, paladio sobre carbono, platino sobre carbono, rodio sobre carbono, oro sobre carbono, níquel sobre dióxido de sílice e hidróxido de paladio sobre carbono (catalizador de Pearlman), y combinaciones de cualquiera de los mismos, para formar el producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación.

En una realización adicional, el rendimiento de la isoidida producida en la epimerización de isosorbida oscila entre el 27 y el 58% en peso; en el que el rendimiento se define como la cantidad de isoidida en relación con la suma de las cantidades de isoidida, isosorbida e isomanida; y en el que las cantidades se determinan usando una columna DB-5 MS UI (30 m x 0,25 mm x 0,25 um) en un cromatógrafo de gases equipado con un detector FID.

En aún otra realización, el rendimiento de isoidida es de al menos el 27% en peso, es de al menos el 28% en peso, es de al menos el 29% en peso, es de al menos el 30% en peso, es de al menos el 31% en peso, es de al menos el 32% en peso, es de al menos el 33% en peso, es de al menos el 34% en peso, es de al menos el 35% en peso, es de al menos el 36% en peso, es de al menos el 37% en peso, es de al menos el 38% en peso, es de al menos el 39% en peso, es de al menos el 40% en peso, es de al menos el 41% en peso, es de al menos el 42% en peso, es de al menos el 43% en peso, es de al menos el 44% en peso, es de al menos el 45% en peso, es de al menos el 46% en peso, es de al menos el 47% en peso, es de al menos el 48% en peso, es de al menos el 49% en peso, es de al menos el 50% en peso, es de al menos el 51% en peso, es de al menos el 52% en peso, es de al menos el 53% en peso, es de al menos el 54% en peso, es de al menos el 55% en peso, es de al menos el 56% en peso, es de al menos el 57% en peso, es de al menos el 58% en peso.

La reacción de epimerización provoca una reducción en el contenido de sorbitanos en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos. En consecuencia, el contenido de sorbitanos en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos es mayor que el contenido de sorbitanos en el producto de reactor de epimerización que comprende isoidida.

Particularmente, la epimerización de una materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, puede llevarse a cabo sobre níquel a una presión de 2000 psi (13,79 MPa), un flujo de hidrógeno de 1000 ml/minuto, una temperatura de reacción de 225-235°C, y a una velocidad espacial horaria de líquido de 1/h.

La reacción de epimerización da como resultado un producto de epimerización que comprende isoidida, otras isohexidas y especies iónicas. Retirar al menos parcialmente las especies iónicas a partir de un producto de epimerización que comprende isoidida permite una separación cromatográfica de la isoidida a partir de otras isohexidas, lo que da como resultado una corriente enriquecida en isoidida y una corriente enriquecida en las otras isohexidas.

El producto de epimerización que comprende isoidida, otras isohexidas (isosorbida e isomanida) y especies iónicas (tales como iones resultantes de ajustar el pH de la alimentación de reactor de epimerización a 10, y productos de HDO ácidos) se prepara para la separación cromatográfica de isoidida a partir de otras isohexidas retirando al menos parcialmente las especies iónicas. Los iones se retiran al menos parcialmente a partir del producto de epimerización que comprende isoidida y otras isohexidas mediante la puesta en contacto con resina de intercambio catiónico en forma de protón y resina de intercambio aniónico en forma de hidroxilo. Los productos típicos retirados mediante la puesta en contacto incluyen iones de sodio y subproductos de HDO ácidos de la epimerización. Las especies iónicas pueden retirarse hasta por debajo de límites de detección tal como se determina mediante espectroscopía de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP); el límite de detección de sodio en esta matriz como 0,01 ppm. Posteriormente, puede llevarse a cabo deshidratación, tal como mediante evaporación rotativa, para ajustar el contenido de agua al nivel deseado. Después de la retirada al menos parcial de especies iónicas, se lleva a cabo separación cromatográfica de isoidida a partir de otras isohexidas. Lo que se entiende por “separación cromatográfica” y variaciones de la misma se refiere a separación basada en velocidad de especies químicas a lo largo de un material sorbente cromatográfico de fase sólida estacionaria mediante reparto diferencial de las especies entre la fase estacionaria y la fase de eluyente móvil. Lo que se entiende por “separación cromatográfica de isoidida a partir de otras isohexidas” y variaciones de la misma se refiere a separación basada en velocidad de especies químicas a lo largo de un material sorbente cromatográfico de fase sólida estacionaria mediante diferencias en, por un lado, el reparto de la isoidida entre la fase estacionaria y una fase de eluyente móvil y, por otro lado, el reparto de otras isohexidas entre la fase estacionaria y una fase de eluyente móvil. Las “otras isohexidas” típicas incluyen, pero no se limitan a, isosorbida e isomanida. Por “separación basada en velocidad” se entiende que una porción de cada especie siempre está moviéndose con el eluyente de fase móvil pero que una diferencia en las velocidades de reparto entre las especies da como resultado una velocidad diferente de movimiento de especies a lo largo de la fase estacionaria, logrando de ese modo una separación dependiente del tiempo y del volumen de lecho. Por consiguiente, la separación cromatográfica puede lograrse mediante el uso de una única fase móvil sin un requisito de cambiar las condiciones del eluyente. A este respecto, la separación cromatográfica puede caracterizarse como un “procedimiento de separación continuo” porque las especies que están separándose están en continuo movimiento.

Con esto en mente, la presente invención se refiere además, en parte, al descubrimiento de que la isoidida puede purificarse de manera cromatográfica usando resinas de intercambio iónico, particularmente resinas intercambio iónico fuertemente ácidas en forma de Ca2+. La selectividad de las resinas de intercambio iónico puede determinarse poniendo en contacto la resina con una composición que comprende producto de reacción de isosorbida (isosorbida impura que comprende uno o más sorbitanos) que contiene subproductos de la epimerización de isosorbida. Puede llevarse a cabo una prueba preliminar discontinua de única columna usada en la técnica de cromatografía de lecho móvil simulado para identificar condiciones cromatográficas adecuadas para la purificación de compuestos deseados. Un nombre adecuado para una prueba de este tipo es una “prueba de pulso”. Un colector de fracción es adecuado para obtener fracciones del efluente que pueden analizarse para determinar la eficacia de la resina en la separación de la alimentación en fracciones enriquecidas selectivamente en compuestos contenidos en la alimentación. Luego, las concentraciones de los compuestos en las fracciones pueden representarse gráficamente como en la figura 2 para proporcionar una guía en la optimización de las condiciones de funcionamiento en la separación por lecho móvil simulado posterior.

La capacidad (factor de retención y retención relativa) de las resinas de intercambio iónico fuertemente ácidas en forma de Ca2- se calcula mediante la siguiente ecuación:

Capacidad (k) = (tr - t0)/t0

tr = tiempo de retención (o volumen) de pico

t0 = tiempo de retención (o volumen) de pico no retenido o volumen vacío, o bien medido o bien tomado a partir de datos de porosidad de la resina

La selectividad de las resinas de intercambio iónico fuertemente ácidas en forma de Ca2+ se calcula mediante la siguiente ecuación:

Selectividad (a) = k2/k1

k2 = factor de retención del último pico de elución

k1 = factor de retención del primer pico de elución

Por tanto, el coeficiente de selectividad (a, alfa) (también denominado en el presente documento “selectividad”) de una resina es la razón de los factores de retención de dos picos.

La eficiencia de las resinas de intercambio iónico fuertemente ácidas en forma de Ca2+ se calcula mediante la siguiente ecuación:

Eficiencia (N) = 5,54(tR/W)2

tR = tiempo de retención del pico de interés

W = anchura del pico de interés a media altura

Con respecto a las resinas, en determinadas realizaciones, pueden seleccionarse resinas de intercambio iónico fuertemente ácidas en forma de Ca2+. En realizaciones preferidas, las resinas pueden seleccionarse del grupo que consiste en Diaion PK-216™, Diaion SK-104™, Diaion SK-110™, Diaion SK-112™, Diaion UBK-530™, Diaion UBK-555™, de Mitsubishi Chemical Corp. (Nueva York, NY); Dow 99-310™ (Dow Chemical Co. (Midland, MI); Lewatit MDS 1368™ de Lanxess (Birmingham, NJ); Purolite PCR-631™, Purolite PCR-642™, Purolite PCR-855™ de Purolite Co. (Bala Cynwyd, PA); y Tulsion T-38™ de Thermax, Inc. (Novi, MI), y combinaciones de cualquiera de las mismas.

El presente método de separación cromatográfica de la isoidida a partir de otras isohexidas para obtener una corriente enriquecida en isoidida y una corriente enriquecida en las otras isohexidas utiliza cromatografía de lecho móvil simulado. Se alinean varios lechos cromatográficos, columnas o partes de los mismos en una serie en la que una alimentación fluye a través de varios dispositivos cromatográficos. Una disposición de válvulas en la parte superior y la parte inferior de cada columna dirige el flujo de eluyentes y productos a columnas posteriores en la misma zona o una diferente. De esta manera, se simula el movimiento contenido de material de lecho. Por tanto, se definen “zonas” no por las columnas físicas sino por la función que lleva a cabo cada columna en un momento dado. En un ciclo completo, cada columna ha pasado a través de cada zona en la misma secuencia y continúa. Pueden aplicarse alimentación y eluyente a cualquier columna, y el/los compuesto(s) a eluir puede(n) hacerse pasar desde la serie a cualquier columna a través de una salida en una corriente de efluente. Un experto habitual en la técnica puede ajustar parámetros tales como la velocidad de alimentación de la alimentación, la velocidad de flujo de eluyente, la velocidad de recarga y el tiempo de etapa para mejorar la separación.

En el presente método de enriquecimiento, la cromatografía de lecho móvil simulado (SMB) puede comprender una o más zonas. Una zona se define por la función primaria de los lechos cromatográficos, las columnas o las partes de los mismos. En una realización preferida, el presente método utiliza cuatro zonas, en el que cada zona comprende uno o más dispositivos cromatográficos. En determinadas realizaciones, una o más de las zonas descritas pueden reemplazarse o eliminarse. En otras realizaciones, una o más zonas pueden duplicarse y hacerse funcionar secuencialmente con las otras zonas. En una realización, las zonas comprenden una tercera zona (alimentación/refinado), una cuarta zona (recarga), una primera zona (eluyente/extracto) y una segunda zona (enriquecimiento).

En una realización, el producto de epimerización al menos parcialmente desionizado que comprende isoidida y oras isohexidas se aplica de manera continua a la tercera zona (alimentación/refinado) y se pone en contacto con una resina que comprende al menos una resina de intercambio iónico fuertemente ácida en forma catiónica. Un refinado que comprende una composición enriquecida en isoidida que contiene una mayor proporción de isoidida que el producto de epimerización y que tiene un nivel reducido de isosorbida o isomanida se eluye de manera continua a partir del SMB en esta zona y se permite su paso hacia el exterior del SMB como efluente denominado “refinado”.

Una realización adicional comprende parámetros de funcionamiento de cromatografía que producen la mayor proporción de isoidida en la suma de isoidida más cualquier isosorbida presente más cualquier isomanida presente en la composición enriquecida en isoidida. Lo que se entiende por “composición enriquecida en isoidida” es una composición que comprende isoidida y que contiene una proporción de isoidida en la suma de isoidida más isosorbida más isomanida que, en comparación con una composición de isoidida impura, contiene una mayor proporción de isoidida. Lo que se entiende por isoidida más isosorbida más isomanida es isoidida más cualquier isosorbida presente más cualquier isomanida presente. La proporción de isoidida en la composición enriquecida en isoidida puede ser mayor de o igual a cualquiera de 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 85, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 o 99 partes de 100 partes (peso/peso). En una realización deseada, la proporción de isoidida en la suma de isoidida más isosorbida más isomanida de la composición enriquecida en isoidida es de manera deseable mayor de o igual a 80 partes de 100 partes (peso/peso).

Una descripción alternativa de “composición enriquecida en isoidida” es una composición que comprende isoidida e isosorbida y/o isomanida en la que la razón del porcentaje en peso de isoidida con respecto al porcentaje en peso de isosorbida y/o isomanida es mayor que la razón del porcentaje en peso de isoidida con respecto al porcentaje en peso de isosorbida y/o isomanida en una alimentación o un material de partida correspondiente, tal como una composición de isoidida impura, sin incluir agua u otro disolvente. Las razones a modo de ejemplo del porcentaje en peso de isoidida con respecto al porcentaje en peso de isosorbida y/o isomanida en una composición enriquecida en isoidida incluyen 1,01, 1,02, 1,03, 1,04, 1,05, 1,06, 1,07, 1,08, 1,09, 1,1, 1,125, 1,15, 1,175, 1,2, 1,225, 1,25, 1,275, 1,3, 1,325, 1,35, 1,375, 1,4, 1,425, 1,45, 1,475, 1,5, 1,525, 1,55, 1,575, 1,6, 1,625, 1,65, 1,675, 1,7, 1,725 1,75, 1,775, 1,8, 1,825, 1,85, 1,875, 1,9, 1,925, 1,95, 1,975, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1,4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,25, 5,5, 5,75, 6,0, 6,25, 6,5, 6,75, 7,0, 7,25, 7,5, 7,75, 8,0, 8,25, 8,5, 8,75, 9,0, 9,25, 9,5, 9,75, 10.0, 10,5, 11,0, 11,5, 12,0, 12,5, 13,0, 13,5, 14,0, 14,5, 15,0, 15,5, 16,0, 16,5, 17,0, 17,5, 18,0, 18,5, 19,0, 19,5, 20.0, 21,0, 22,0, 23,0, 24,0, 25,0, 26,0, 27,0, 28,0, 29,0, 30,0, 31,0, 32,0, 33,0, 34,0, 35,0, 36,0, 37,0, 38,0, 39,0, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 y fracciones de cualquiera de las mismas. En una realización preferida, la razón en peso de isoidida con respecto a isosorbida isomanida en una composición enriquecida en isoidida (refinado) oscila entre 1,1 y 19,0.

El lecho de resina pasa a la segunda zona (enriquecimiento), en la que la isosorbida e isomanida en el lecho se enriquecen en el extracto posterior. El lecho de resina pasa a la primera zona (eluyente/extracto), en la que se aplica eluyente de agua y se eluye de manera continua un extracto enriquecido en isosorbida/isomanida (que tiene una mayor razón de isosorbida y/o isomanida con respecto a isoidida que la primera razón de isosorbida y/o isomanida con respecto a isoidida en la alimentación) como efluente denominado “extracto”.

El número de lechos cromatográficos, columnas o partes de los mismos contenidos en la serie puede ser ilimitado. El presente método puede optimizarse usando los parámetros indicados anteriormente para mejorar el rendimiento del producto. Dentro de la serie de dispositivos cromatográficos, hay una o más zonas tal como se describió anteriormente. Cada zona contiene un número independiente de dispositivos cromatográficos. La realización preferida no se limita a ningún número de dispositivos cromatográficos porque el método es escalable, en el que los parámetros de procedimiento son fácilmente escalables por un experto habitual en la técnica. Uno de los parámetros es el número ilimitado de dispositivos cromatográficos en una serie y el número dentro de cada zona en la serie.

La cromatografía de SMB es una herramienta robusta que puede alterarse en un procedimiento de optimización para lograr los objetivos deseados. En una realización, el procedimiento de optimización puede tener como objetivo mejoras en el uso de la resina, donde se desea un mayor uso de la resina. Una realización adicional de la optimización es obtener el rendimiento más alto de uno o más componentes que se someten a separación. A menudo se produce la dilución de los compuestos deseados en la cromatografía de lecho móvil simulado, y otra realización del procedimiento de optimización es reducir la dilución de uno o más compuestos deseados. Aún otra realización de optimización comprende obtener las proporciones deseadas de componentes, tales como isoidida/isosorbida/isomanida, en el producto (extracto) o refinado. Las proporciones pueden caracterizarse por razones de porcentajes en peso de un componente con respecto a los porcentajes en peso de otro componente, o por razones de porcentajes en peso de un componente con respecto a los porcentajes en peso de los otros componentes.

En el desarrollo de diversas realizaciones de la optimización de la cromatografía de SMB, puede ajustarse la velocidad de flujo de cada corriente y zona, incluyendo el eluyente, la alimentación, el refinado, el producto (extracto), cada zona en el SMB, y la resina. En los ejemplos no limitativos a continuación, se usan cuatro zonas, por lo que pueden ajustarse un total de nueve velocidades de flujo con vistas a diversas realizaciones. Las velocidades de flujo de corrientes de líquido pueden ajustarse cambiando las velocidades de bomba, y la velocidad de flujo de la resina puede ajustarse cambiando el tiempo de etapa. Los parámetros de funcionamiento de la cromatografía de SMB pueden ajustarse para proporcionar el mayor uso de la resina. Alternativamente, los parámetros de funcionamiento de la cromatografía de SMB pueden ajustarse para obtener el rendimiento más alto de isoidida en el refinado. Aún otra alternativa comprende el funcionamiento dentro de los parámetros que producen la concentración más alta de isoidida (el nivel más bajo de dilución) en el refinado.

Una corriente enriquecida en isoidida obtenida mediante SMB que contiene disolvente, tal como agua, e impurezas que son más volátiles que la isoidida, tales como productos de hidrodesoxigenación, puede someterse a destilación para retirar disolvente y/o impurezas y obtener corrientes de isoidida más concentradas. Las corrientes enriquecidas en isoidida que contienen aproximadamente el 5-20% de agua proporcionan características de cristalización deseables. Quizá podrían emplearse técnicas de destilación convencionales, tales como destilación de recorrido corto; también son adecuados evaporadores tales como evaporadores de película de agua o evaporadores de película delgada para concentrar la isoidida antes de la cristalización. Desde el punto de vista de minimizar la exposición al calor de la isoidida, puede llevarse a cabo la retirada de disolvente de agua a una temperatura de 70°C o menos.

En una realización, se proporciona un método para sintetizar isoidida, comprendiendo el método proporcionar una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, y epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y una mezcla de alcoholes alifáticos de cadena lineal de menor punto de ebullición que las isohexidas. En una realización alternativa, la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, se obtiene a partir de una o más corrientes de procedimiento intermedias en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol, o a partir de la adición de sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor. En una realización adicional, la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, se obtiene mediante la adición de uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen isosorbida, o mediante la adición adicional del uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen tanto isosorbida como uno o más sorbitanos. En aún otra realización, la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida entre 1 y 15, se obtiene a partir de una o más de isosorbida purificada de manera incompleta, isosorbida purificada de manera parcial, corrientes de isosorbida purificadas de manera intermedia, fondos de destilación reciclados a partir de la fabricación de isosorbida, mezcla de reacción en bruto de isosorbida, extractos de una serie de etapas de purificación de isosorbida por exclusión iónica en lecho móvil simulado, mezclas de isosorbida sometidas a intercambio iónico y exclusión iónica combinados, residuo de isosorbida desgasificado, isosorbida disponible comercialmente y combinaciones de cualquiera de los mismos.

En otra realización alternativa, la epimerización se lleva a cabo en presencia de hidrógeno y un catalizador de epimerización seleccionado del grupo que consiste en níquel soportado sobre tierra de diatomeas, un catalizador de hidrogenación de níquel soportado, níquel Raney, rutenio sobre carbono, rutenio sobre un soporte, rutenio sobre óxido de aluminio, paladio sobre carbono, platino sobre carbono, rodio sobre carbono, oro sobre carbono, níquel sobre dióxido de sílice, hidróxido de paladio sobre carbono, catalizador de Pearlman, y combinaciones de cualquiera de los mismos, para formar el producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. En otra realización, se selecciona(n) una corriente o corrientes de procedimiento intermedias, pueden añadirse uno o más sorbitanos a la(s) misma(s), o se añaden suficientes sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor, de tal manera que la cantidad de sorbitanos en la isosorbida resultante es mayor del 0,1%, mayor del 0,2%, mayor del 0,5%, mayor del 1%, mayor del 2%, mayor del 3%, mayor del 4%, mayor del 5%, mayor del 6%, mayor del 7%, mayor del 8%, mayor del 9%, mayor del 10% y hasta el 20% de sorbitanos. Según la presente invención, la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida oscila entre 1 y 15.

En todavía una realización adicional, el rendimiento de la isoidida producida en la epimerización de isosorbida oscila entre el 27 y el 58% en peso; el rendimiento se define como la cantidad de isoidida en relación con la suma de las cantidades de isoidida, isosorbida e isomanida; las cantidades se determinan usando una columna DB-5 MS UI (30 m x 0,25 mm x 0,25 um) en un cromatógrafo de gases equipado con un detector FID. En realizaciones seleccionadas, el rendimiento de isoidida es de al menos el 27% en peso, es de al menos el 28% en peso, es de al menos el 29% en peso, es de al menos el 30% en peso, es de al menos el 31% en peso, es de al menos el 32% en peso, es de al menos el 33% en peso, es de al menos el 34% en peso, es de al menos el 35% en peso, es de al menos el 36% en peso, es de al menos el 37% en peso, es de al menos el 38% en peso, es de al menos el 39% en peso, es de al menos el 40% en peso, es de al menos el 41% en peso, es de al menos el 42% en peso, es de al menos el 43% en peso, es de al menos el 44% en peso, es de al menos el 45% en peso, es de al menos el 46% en peso, es de al menos el 47% en peso, es de al menos el 48% en peso, es de al menos el 49% en peso, es de al menos el 50% en peso, es de al menos el 51% en peso, es de al menos el 52% en peso, es de al menos el 53% en peso, es de al menos el 54% en peso, es de al menos el 55% en peso, es de al menos el 56% en peso, es de al menos el 57% en peso, es de al menos el 58% en peso.

En una realización alternativa, el contenido de sorbitanos en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, oscilando la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) entre 1 y 15, es mayor que el contenido de sorbitanos en el producto de reactor de epimerización que comprende isoidida. En otra realización seleccionada, la epimerización de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se lleva a cabo sobre níquel a una presión de aproximadamente 2000 psi (13,79 MPa), un flujo de hidrógeno de aproximadamente 1000 ml/minuto, una temperatura de reacción de 225-235°C, y a una velocidad espacial horaria de líquido de aproximadamente 1/h. En aún otra realización, se proporciona una composición que comprende isoidida sintetizada según cualquiera de las realizaciones proporcionadas en el presente documento.

En una realización, se presenta un método para preparar una composición enriquecida en isoidida que comprende, comprendiendo el método retirar al menos parcialmente las especies iónicas a partir de un producto de epimerización que comprende isoidida para obtener una composición de isoidida al menos parcialmente desionizada que comprende isoidida y otras isohexidas, y separar de manera cromatográfica la isoidida a partir de las otras isohexidas para obtener una corriente enriquecida en isoidida y una corriente enriquecida en las otras isohexidas.

En otra realización, la separación cromatográfica se lleva a cabo poniendo en contacto la composición de isoidida al menos parcialmente desionizada con una resina que comprende resina de intercambio iónico fuertemente ácida en forma de Ca2+, poniendo en contacto la composición de isoidida al menos parcialmente desionizada que comprende isoidida y otras isohexidas y la resina con un disolvente, y eluyendo una corriente enriquecida en isoidida y una segunda corriente enriquecida en las otras isohexidas. En aún otra realización, la cantidad de iones en la composición de isoidida al menos parcialmente desionizada está por debajo de los límites de detección tal como se determina mediante espectroscopía de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente. En todavía otra realización, la resina está contenida en lechos cromatográficos, columnas o partes de los mismos dispuestos en una matriz cromatográfica de lecho móvil simulado. En otra realización, el disolvente comprende agua. En aún otra realización, la corriente enriquecida en isoidida puede someterse a secado; tras secar la corriente enriquecida en isoidida, la proporción de isoidida en la corriente enriquecida en isoidida es mayor de 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 85, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 ó 99 partes de 100 partes (peso/peso).

En una realización adicional, la corriente enriquecida en isoidida comprende además al menos una de isomanida e isosorbida, y (ii) la razón de isoidida con respecto a disolvente en la corriente enriquecida en isoidida es mayor que la razón de isoidida con respecto a disolvente en la composición de isoidida al menos parcialmente desionizada que comprende isoidida y otras isohexidas y/o (iii) la razón en peso de isoidida con respecto a isosorbida y/o isomanida en la corriente enriquecida en isoidida es mayor de 1,01, 1,02, 1,03, 1,04, 1,05, 1,06, 1,07, 1,08, 1,09, 1,1, 1,125, 1,15, 1,175, 1,2, 1,225, 1,25, 1,275, 1,3, 1,325, 1,35, 1,375, 1,4, 1,425, 1,45, 1,475, 1.5, 1,525 ,1,55, 1,575, 1,6, 1,625, 1,65, 1,675, 1,7, 1,725, 1,75, 1,775, 1,8, 1,825, 1,85, 1,875, 1,9, 1,925, 1,95, 1,975, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,25, 5,5, 5,75, 6,0, 6,25, 6,5, 6,75, 7,0, 7,25, 7,5, 7,75, 8,0, 8,25, 8,5, 8,75, 9,0, 9,25, 9,5, 9,75, 10,0, 10,5, 11,0, 11,5, 12,0, 12,5, 13,0, 13,5, 14,0, 14,5, 15,0, 15,5, 16,0, 16,5, 17,0, 17,5, 18,0, 18.5, 19,0, 19,5, 20,0, 21,0, 22,0, 23,0, 24,0, 25,0, 26,0, 27,0, 28,0, 29,0, 30,0, 31,0, 32,0, 33,0, 34,0, 35,0, 36,0, 37,0, 38,0, 39,0, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 ó 100.

En una realización, la corriente enriquecida en isoidida (refinado, composición enriquecida en isoidida) se somete a una etapa de cristalización. En una realización alternativa, la cristalización se lleva a cabo retirando o reduciendo el disolvente a partir de la corriente enriquecida en isoidida (refinado), y sembrando la corriente enriquecida en isoidida sin disolvente con al menos un cristal de isoidida. En una realización, la cristalización se lleva a cabo en una única etapa. En otra realización, la cristalización enriquece selectivamente la isoidida en una fase de cristal y enriquece selectivamente la isosorbida en una fase líquida. En todavía otra realización, la fase líquida rica en isosorbida obtenida se somete a epimerización.

En una realización, antes de la cristalización, la corriente enriquecida en isoidida comprende el 5-20% de agua. En aún otra realización, la retirada de disolvente a partir de la corriente enriquecida en isoidida se lleva a cabo a una temperatura de 70°C o menos. En una realización, se obtiene una composición que comprende al menos un cristal de isoidida en la que el cristal de isoidida comprende isoidida obtenida mediante separación cromatográfica de isoidida a partir de otras isohexidas en una composición de isoidida al menos parcialmente desionizada que comprende isoidida y otras isohexidas según cualquier realización en el presente documento, preferiblemente en la que los cristales comprenden isoidida y agua. En todavía una realización adicional, el nivel de isosorbida en los cristales es menor del 20%.

En otra realización, se obtiene “isoidida de calidad para monómero” que comprende cristales de isoidida que contienen al menos 99,0, al menos 99,1, al menos 99,2, al menos 99,3, al menos 99,4, al menos 99,5, al menos 99.6, al menos 99,7, al menos 99,8 o al menos 99,9 de isoidida adecuada para su uso en polímeros. En una realización preferida, se obtiene el 100% de isoidida adecuada para su uso en polímeros.

También se dan a conocer los siguientes puntos:

Punto 1. Un método para sintetizar isoidida, que comprende proporcionar una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos; y epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación.

Punto 2. El método según el punto 1, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene a partir de una o más corrientes de procedimiento intermedias en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol, o a partir de la adición de sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor.

Punto 3. El método según el punto 2, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene mediante la adición de uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen isosorbida, o mediante la adición adicional del uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen tanto isosorbida como uno o más sorbitanos.

Punto 4. El método según el punto 2 o el punto 3, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene a partir de una o más de isosorbida purificada de manera incompleta, isosorbida purificada de manera parcial, corrientes de isosorbida purificadas de manera intermedia, fondos de destilación reciclados a partir de la fabricación de isosorbida, mezcla de reacción en bruto de isosorbida, extractos de una serie de etapas de purificación de isosorbida por exclusión iónica en lecho móvil simulado, mezclas de isosorbida sometidas a intercambio iónico y exclusión iónica combinados, residuo de isosorbida desgasificado, isosorbida disponible comercialmente y combinaciones de cualquiera de los mismos.

Punto 5. El método según cualquiera de los puntos 1-4, en el que la epimerización se lleva a cabo en presencia de hidrógeno y un catalizador de epimerización seleccionado del grupo que consiste en níquel soportado sobre tierra de diatomeas, un catalizador de hidrogenación de níquel soportado, níquel Raney, rutenio sobre carbono, rutenio sobre un soporte, rutenio sobre óxido de aluminio, paladio sobre carbono, platino sobre carbono, rodio sobre carbono, oro sobre carbono, níquel sobre dióxido de sílice, hidróxido de paladio sobre carbono, catalizador de Pearlman, y combinaciones de cualquiera de los mismos, para formar el producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación.

Punto 6. El método según el punto 5, que comprende además seleccionar una corriente o corrientes de procedimiento intermedias, seleccionar una corriente o corrientes de procedimiento intermedias y añadir uno o más sorbitanos a las mismas, o añadir suficientes sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor, de tal manera que la cantidad de sorbitanos en la isosorbida resultante es mayor del 0,1%, mayor del 0,2%, mayor del 0,5%, mayor del 1%, mayor del 2%, mayor del 3%, mayor del 4%, mayor del 5%, mayor del 6%, mayor del 7%, mayor del 8%, mayor del 9%, mayor del 10% y hasta el 20% de sorbitanos.

Punto 7. El método según el punto 6, en el que la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano (en porcentaje en peso) en la isosorbida oscila entre uno y doscientos.

Punto 8. El método según cualquiera de los puntos 1-7, en el que el rendimiento de la isoidida producida en la epimerización de isosorbida oscila entre el 27 y el 58% en peso; en el que el rendimiento se define como la cantidad de isoidida en relación con la suma de las cantidades de isoidida, isosorbida e isomanida; y en el que las cantidades se determinan usando una columna DB-5 MS UI (30 m x 0,25 mm x 0,25 um) en un cromatógrafo de gases equipado con un detector FID.

Punto 9. El método según cualquiera de los puntos 1-8, en el que el rendimiento de isoidida es de al menos el 27% en peso, es de al menos el 28% en peso, es de al menos el 29% en peso, es de al menos el 30% en peso, es de al menos el 31% en peso, es de al menos el 32% en peso, es de al menos el 33% en peso, es de al menos el 34% en peso, es de al menos el 35% en peso, es de al menos el 36% en peso, es de al menos el 37% en peso, es de al menos el 38% en peso, es de al menos el 39% en peso, es de al menos el 40% en peso, es de al menos el 41% en peso, es de al menos el 42% en peso, es de al menos el 43% en peso, es de al menos el 44% en peso, es de al menos el 45% en peso, es de al menos el 46% en peso, es de al menos el 47% en peso, es de al menos el 48% en peso, es de al menos el 49% en peso, es de al menos el 50% en peso, es de al menos el 51% en peso, es de al menos el 52% en peso, es de al menos el 53% en peso, es de al menos el 54% en peso, es de al menos el 55% en peso, es de al menos el 56% en peso, es de al menos el 57% en peso, es de al menos el 58% en peso.

Punto 10. El método según cualquiera de los puntos 1-9, en el que el contenido de sorbitanos en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos es mayor que el contenido de sorbitanos en el producto de reactor de epimerización que comprende isoidida.

Punto 11. El método según cualquiera de los puntos 1-10, en el que la epimerización de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se lleva a cabo sobre níquel a una presión de aproximadamente 2000 psi (13,79 MPa), un flujo de hidrógeno de aproximadamente 1000 ml/minuto, una temperatura de reacción de 225-235°C, y a una velocidad espacial horaria de líquido de aproximadamente 1/h.

Punto 12. Una composición que comprende isoidida sintetizada según cualquiera de los puntos 1-11.

La presente invención se demuestra adicionalmente mediante los ejemplos a continuación.

EJEMPLO 1

Se produjo isosorbida en bruto sustancialmente tal como se destaca en la solicitud de patente internacional n.° WO2014070371 mediante la deshidratación de sorbitol. Se fundió sorbitol cristalino granular (Archer Daniels Midland Co., Decatur IL) y se calentó hasta una temperatura interna de 140°C a vacío (< 10 Torr; < 1333 Pa). Se añadió ácido sulfúrico concentrado y se llevó a cabo la reacción con agitación mecánica a un vacío de 1187 Pa (8,9 Torr) a aproximadamente 140°C (aproximadamente 3 horas). Se permitió que la mezcla de reacción se enfriara hasta aproximadamente 90°C y se añadió hidróxido de sodio (disolución al 50% en agua) para neutralizar el ácido y se agitó durante al menos quince minutos. Se rompió el vacío y luego se diluyó la mezcla de reacción con agua desionizada y se filtró a través de un filtro de 0,2 |im para producir una isosorbida en bruto que contenía el 44,1% de isosorbida, el 0,115% de isomanida y ninguna isoidida (no detectada).

Posteriormente, se sometió la isosorbida en bruto a purificación incompleta aplicando varias etapas de purificación sustancialmente tal como se destaca en la solicitud de patente internacional n.° WO 2014070371 A1 en tramitación junto con el presente documento y de titularidad compartida. Se sometió a ultrafiltración la isosorbida en bruto con una membrana de polietersulfona (Sepro PES5™, Sepro Membranes, Inc., Oceanside, CA) a temperatura ambiente para reducir el contenido de residuo polimérico (peso molecular mayor de 5000), proporcionando una corriente de procedimiento intermedia. Se llevó a cabo cromatografía de exclusión iónica sobre la isosorbida sometida a ultrafiltración mediante exclusión iónica por lecho móvil simulado usando una resina fuertemente ácida en forma de sodio (Dow 99/310Na™, Dow Chemical Co., Midland, MI) a temperatura ambiente, proporcionando otra corriente de procedimiento intermedia. Luego se sometió la isosorbida a pulido por intercambio iónico usando resinas fuertemente ácidas y fuertemente básicas (Dow 88™ y Dow 22™, respectivamente, en columnas dispuestas en serie) a temperatura ambiente, proporcionando una tercera corriente de procedimiento intermedia. Se puso en contacto la disolución de isosorbida con carbono activado granular (Calgon CPG™, Calgon Carbon, Pittsburg, PA) a temperatura ambiente para producir una cuarta corriente de procedimiento intermedia, una composición de isosorbida que contiene el 36,5% en peso de agua, isosorbida (44,1% en peso), isomanida (0,112% en peso) y sorbitanos (5,0-5,7% en peso). La parte restante del material, aproximadamente el 14% en peso, comprendía compuestos de alto peso molecular desconocidos observados pero no caracterizados. La razón de porcentaje en peso de isosorbida con respecto a sorbitanos fue de 7,7/1 a 8,8/1. No se detectó isoidida en la composición de isosorbida. Se llevó a cabo un análisis composicional después de la derivatización con piridina y anhídrido acético a 70°C usando una columna DB-5 MS UI (30 m x 0,25 mm x 0,25 um) de J&W en un cromatógrafo de gases Agilent 7890 equipado con un detector FID; se cuantificó el agua mediante valoración de Karl-Fischer volumétrica. La composición de isosorbida purificada de manera incompleta contenía aproximadamente el 5% de sorbitanos y no se destiló ni se sometió a ningún tratamiento térmico hasta que la composición se epimerizó en los ejemplos 2-5.

EJEMPLO 2

Se añadió suficiente cocatalizador de hidróxido de sodio a la composición de isosorbida producida en el ejemplo 1 para ajustar el pH a 10 para producir una materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos (“alimentación de reactor de epimerización”) que tenía un contenido de agua de aproximadamente el 50%. Se alimentó la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos con hidrógeno (2000 psi, 17,24 MPa) a un reactor de acero inoxidable (1,58 cm x 43 cm; volumen total de 84,3 ml) que contenía cocatalizador de níquel Raney (30 ml) para llevar a cabo la epimerización. El reactor comprendía un tubo de acero inoxidable (1,58 cm de diámetro, 43 cm de longitud, volumen total de 84,3 ml). Se llevó a cabo la epimerización de manera continua durante aproximadamente 3.600 horas mientras se variaba la temperatura del reactor, la velocidad de flujo (velocidad espacial horaria de líquido, LHSV) y la presión del reactor. Se analizaron muestras de producto de reactor (producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación) para determinar isohexidas y sorbitanos y se calculó para cada muestra el rendimiento en masa de isoidida y la pérdida de masa de isohexida debido a la pérdida de masa de isohexidas en relación con las isohexidas en la materia prima de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos.

EJEMPLO 3

Se llevaron a cabo experimentos de epimerización para optimizar las condiciones del reactor y determinar los principales efectos de las variables de reacción primarias, temperatura, LHSV y presión, con respecto al rendimiento de isoidida y a la pérdida de masa total de isohexida a partir de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos. Se mantuvo constante la velocidad de flujo de hidrógeno a 1000 ml/minuto. Se ajustó el pH de la composición de isosorbida a 10. Se ejecutaron dos diseños trifactoriales sencillos de experimentos según los procedimientos destacados anteriormente y se combinaron los datos en una superficie de única respuesta usando el software Design-Expert 9 (Stat-Ease, Inc., Mineápolis, MN). Las tablas 3.1 muestran las variables experimentales usadas en este par de experimentos con diseño trifactorial.

Tabla 3.1. Variables de experimentos con diseño trifactorial de los experimentos con diseño trifactorial primero y segundo en la epimerización de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos para dar un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. La velocidad de flujo de hidrógeno fue de 1000 ml/minuto y el pH de la alimentación del reactor fue de 10.

Parecía que la interacción bilateral de la temperatura y la velocidad de flujo (LHSV) era el factor más significativo tanto para el rendimiento de isoidida como para la pérdida de masa de isohexida (tabla 3.2). La presión del reactor simplemente amplificó los efectos de la temperatura y la velocidad de flujo.

Tabla 3.2. Análisis de regresión de datos a partir del par de experimentos con diseño trifactorial de la tabla 3.1. Son deseables valores negativos para la pérdida de masa de isohexida.

EJEMPLO 4

Basándose en los primeros diseños, se llevaron a cabo una serie de experimentos de epimerización poniendo en contacto una composición de isosorbida purificada de manera incompleta que contiene uno o más sorbitanos con catalizador de níquel Raney a cuatro velocidades de flujo (0,5, 1,0, 2,0, 4,0 ml de alimentación/h/ml de cat., LHSV) y tres temperaturas (210, 230, 250°C) para epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. Se ajustó el pH de la composición de isosorbida a 10, la presión de hidrógeno fue de 2000 psi (13,79 MPa) y el flujo de hidrógeno fue de 1000 ml/minuto (tabla 4.1). La composición de isosorbida contenía aproximadamente el 5% de sorbitanos (1,5-sorbitano; 1,4-sorbitano; 2,5-sorbitano; 3,6-sorbitano).

Tabla 4.1. Conversión sobre níquel Raney de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos en una composición de isoidida que comprende un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. El rendimiento se expresa como rendimiento de isoidida en porcentaje en peso a partir de isohexida. La pérdida de masa de isohexida es la misma que la pérdida de masa en la publicación según el tratado de cooperación de patentes n.° WO2013125950 A1 en tramitación junto con el presente documento.

La tabla 4.1 muestra, sorprendentemente, que pudo sinterizarse isoidida mediante epimerización de la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos con poca o nula pérdida de masa de isohexida (reacciones n.os 1468, 1492 y 1612).

EJEMPLO 5

Se llevaron a cabo una serie de experimentos de epimerización poniendo en contando composiciones de isosorbida (que contienen del 4,4 al 5,57% de sorbitanos) con níquel Raney en determinadas combinaciones de seis velocidades de flujo (0,5, 0,75, 1,0, 1,5, 1,75, 2 ml de alimentación/h/ml de cat., LHSV) y cinco temperaturas (200, 210, 217,5, 230, 250°C) para epimerizar la isosorbida para dar isoidida. Se ajustó el pH de la alimentación a 10, la presión de hidrógeno fue de 2000 psi (13,79 MPa) y el flujo de hidrógeno fue de 1000 ml/minuto (tablas 5.1 y 5.2). La composición de isosorbida usada desde la hora 1868 hasta la hora 2701 (tabla 5.1) contenía el 44,9% de isohexidas totales y el 5,57% de sorbitanos totales (razón isohexida/sorbitano de 8,06).

Tabla 5.1. Conversión de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos en un producto de epimerización que comprende isoidida y productos de hidrodesoxigenación. El rendimiento se expresa como rendimiento de isoidida en porcentaje en peso a partir de isohexidas, la pérdida de masa de isohexida indica la pérdida de masa de isohexidas en relación con las isohexidas de partida, la pérdida de sorbitano indica la descomposición de sorbitanos.

La composición de isosorbida usada desde la hora 2741 hasta la hora 3641 (tabla 5.2) contenía el 41,3% de isohexidas totales y el 4,40% de sorbitanos totales (razón isohexida/sorbitano de 9,39).

Tabla 5.2. Conversión de isosorbida que contiene uno o más sorbitanos en isoidida. El “rendimiento” se expresa como rendimiento de isoidida en porcentaje en peso a partir de isohexidas, la pérdida de “masa de isohexida” indica la pérdida de masa de isohexidas en relación con las isohexidas de partida, la “pérdida de sorbitano” indica la descomposición de sorbitanos.

En estas condiciones, pudo alcanzarse una producción en equilibrio de isoidida y efectuarse una reducción sustancial en los sorbitanos en la alimentación de isosorbida.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Método para sintetizar isoidida, que comprende,

proporcionar una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos, en el que la razón de contenido de isohexida con respecto a contenido de sorbitano, en porcentaje en peso, en la isosorbida oscila entre 1 y 15; y epimerizar la isosorbida para formar un producto de epimerización que comprende isoidida y una mezcla de alcoholes alifáticos de cadena lineal de menor punto de ebullición que las isohexidas.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene a partir de una o más corrientes de procedimiento intermedias en un procedimiento para producir al menos un producto de isosorbida de calidad técnica a través de la deshidratación de sorbitol, o a partir de la adición de sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor, en el que isosorbida de calidad técnica representa una composición que contiene al menos el 80% de isosorbida.

3. Método según la reivindicación 2, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene mediante la adición de uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen isosorbida, o mediante la adición adicional del uno o más sorbitanos a una o más corrientes de procedimiento intermedias que contienen tanto isosorbida como uno o más sorbitanos.

4. Método según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que la isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se obtiene a partir de uno o más de fondos de destilación reciclados a partir de la fabricación de isosorbida, mezcla de reacción en bruto de isosorbida, extractos de una serie de etapas de purificación de isosorbida por exclusión iónica en lecho móvil simulado, mezclas de isosorbida sometidas a intercambio iónico y exclusión iónica combinados, residuo de isosorbida desgasificado, isosorbida disponible comercialmente y combinaciones de cualquiera de los mismos.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la epimerización se lleva a cabo en presencia de hidrógeno y un catalizador de epimerización seleccionado del grupo que consiste en níquel soportado sobre tierra de diatomeas, un catalizador de hidrogenación de níquel soportado, níquel Raney, rutenio sobre carbono, rutenio sobre un soporte, rutenio sobre óxido de aluminio, paladio sobre carbono, platino sobre carbono, rodio sobre carbono, oro sobre carbono, níquel sobre dióxido de sílice, hidróxido de paladio sobre carbono, catalizador de Pearlman, y combinaciones de cualquiera de los mismos, para formar el producto de epimerización que comprende isoidida y una mezcla de alcoholes alifáticos de cadena lineal de menor punto de ebullición que las isohexidas.

6. Método según la reivindicación 5, que comprende además seleccionar una corriente o corrientes de procedimiento intermedias y añadir uno o más sorbitanos a las mismas, o añadir suficientes sorbitanos a una isosorbida de calidad técnica o mejor, de tal manera que la cantidad de sorbitanos en la isosorbida resultante es mayor del 0,1%, mayor del 0,2%, mayor del 0,5%, mayor del 1%, mayor del 2%, mayor del 3%, mayor del 4%, mayor del 5%, mayor del 6%, mayor del 7%, mayor del 8%, mayor del 9%, mayor del 10% y hasta el 20% de sorbitanos, en el que isosorbida de calidad técnica representa una composición que contiene al menos el 80% de isosorbida.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la epimerización de una isosorbida que contiene uno o más sorbitanos se lleva a cabo sobre níquel a una presión de 2000 psi (13,79 MPa), un flujo de hidrógeno de 1000 ml/minuto, una temperatura de reacción de 225-235°C, y a una velocidad espacial horaria de líquido de 1/h.