×
10.07.2018
218.016.6f0e

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИКОЛИДА ИЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОЛИГОМЕРОВ ГЛИКОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способу получения гликолида, который является одним из исходных мономеров в реакциях с раскрытием цикла при получении ценных биодеградируемых полимеров, которые находят широкое применение в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности и в современных аддитивных технологиях. Способ получения гликолида из олигомеров, модифицированных многоатомными спиртами, включает в себя процесс получения олигомеров в условиях реакции поликонденсации 70 % водного раствора гликолевой кислоты и многоатомного спирта, взятых в соотношении 17 к 1 по молям с последующим добавлением 1 мас.% оксидного катализатора и деполимеризацией модифицированного олигомера в гликолид при температуре 250–255°С и давлении 10-15 мбар. Очистку гликолида-сырца проводят путем трехкратной перекристаллизации из этилацетата. Технический результат - получение гликолида высокой степени чистоты без использования дорогостоящих высококипящих полярных растворителей. 3 пр.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения гликолида, который является одним из исходных мономеров в реакциях с раскрытием цикла при получении ценных биодеградируемых полимеров. Он может быть использован в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности и в современных аддитивных технологиях.

При получении полимеров с высокой молекулярной массой крайне важна чистота исходных мономеров. Стадия очистки мономеров, в частности гликолида, является трудоемким, дорогостоящим и не всегда экологичным процессом. Основным способом получения гликолида является термическая деполимеризация олигомеров гликолевой кислоты с молекулярной массой 500-5000 г/моль в присутствии подобранных катализаторов различной природы.

Известен способ получения гликолида деполимеризацией олигомеров гликолевой кислоты с высококипящим полярным растворителем, содержащим одну или несколько гидроксильных групп, и полиалкиленгликолями с различной величиной молекулярной массы (патент US 7235673, МПК C07C69/675, C07D319/12, опубл. 26.06.2007, прототип).

Известен также способ (патент US 4727163, МПК A61K47/34, A61L17/00, A61L27/00, опубл. 23.02.1988), в котором используются простые алифатические и ароматические полиэфиры для получения блок сополимеров с гликолевой или молочной кислотами.

Главными недостатками известных способов получения гликолида являются высокая стоимость используемых реагентов (высококипящие полярные растворители, полиалкиленгликоли), большие длительность процесса и большие реакционные объемы. Кроме того, основные сложности очистки гликолида заключаются в удалении из него гидроксилсодержащих соединений в форме гликолевой кислоты, низкомолекулярных олигомеров гликолевой кислоты, которые не растворяются в общедоступных органических растворителях, что затрудняет их определение хроматографическими методами.

Задачей изобретения является разработка способа получения гликолида высокой степени чистоты из модифицированных олигомеров гликолевой кислоты методом термической деполимеризации при сравнительно небольших временных и материальных затратах.

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем деполимеризацию модифицированных олигомеров гликолевой кислоты, получаемых из водного раствора 70 %-ной гликолевой кислоты и гидроксилсодержащих алифатических соединений, в отличие от прототипа, модифицирование олигомеров гликолевой кислоты осуществляют с использованием алифатических многоатомных спиртов из расчета 1 моль многоатомного спирта на 17 моль гликолевой кислоты в присутствии 0.1–1 масс.% оксидного катализатора, а синтез гликолида, не содержащего нерастворимых низкомолекулярных олигомеров гликолевой кислоты, проводят методом термической деполимеризации модифицированных олигомеров гликолевой кислоты при температуре 250–255 °С и давлении 10-15 мбар с последующей очисткой трехкратной перекристаллизацией из этилацетата.

На стадии поликонденсации гликолевой кислоты к раствору добавляются многоатомные спирты (МС) (этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин и др.). Диолы и триолы представляют собой высококипящие жидкости (Т кип >190 град.), неограниченно растворимые в воде, но не образующие с ней азеотропов, что позволяет удерживать добавляемые МС в реакционной среде и сохранять их концентрацию постоянной. МС в данном случае связывает кислотные группы олигомерных молекул, что ведет к уменьшению содержания кислотных групп в гликолиде-сырце, которые влияют на процесс полимеризации гликолида. Он также при определенной концентрации играет роль регулятора роста цепи, что позволяет вести процесс до максимальной конверсии гликолевой кислоты при поддержании постоянной молекулярной массы, чего невозможно добиться при конденсации без МС. Также МС увеличивают молекулярную массу фрагментов олигомерных молекул гликолевой кислоты, которые образуются к концу реакции деполимеризации, что снижает содержание низкомолекулярных олигомерных молекул (линейные димеры, тримеры и т.д.) в конечном продукте.

Техническим результатом является то, что с помощью способа по изобретению можно получить гликолид высокой степени чистоты без использования дорогостоящих реагентов и при сравнительно небольших временных и материальных затратах.

Преимущество перед прототипом достигается за счет получения олигомеров гликолевой кислоты, модифицированных многоатомными спиртами, и их деполимеризацией в гликолид в присутствии оксидных катализаторов.

Примеры осуществления:

Синтез гликолида протекает в несколько стадий, которые можно представить следующими схемами:

Стадия 1. Получение модифицированных олигомеров гликолевой кислоты.

Рассчитанные количества 70 % раствора гликолевой кислоты и МС, взятые в соотношении 17 к 1 по молям, помещают в реакционную колбу ротационного испарителя. Синтез проводят при поэтапном повышении температуры в интервале 130–180°С и понижении давления в интервале 500–100 мбар в течение 3 часов. Затем в реакционную смесь вносят оксидный катализатор в количестве 0,1-1 % от массы олигомера и ведут синтез в течение 1 часа.

Стадия 2. Синтез гликолида путем термической деполимеризации модифицированных олигомеров гликолевой кислоты.

Полученный олигомер подвергают деполимеризации при температуре 250–255 °С и давлении 10-15 мбар. Образующийся гликолид собирают в приемной колбе, которую охлаждают до -50°С. Полученный сырец очищают путем трехкратной перекристаллизации из этилацетата. Чистоту очищенного продукта определяют методом газовой хроматографии. В качестве растворителя могут быть использованы ацетонитрил или гексафторизопропанол. Сравнительный анализ растворителей показал, что в случае определения хроматографической чистоты гликолида наилучшие результаты дает гексафторизопропанол, поскольку с его помощью можно определить содержание низкомолекулярных олигомеров гликолевой кислоты, которые не растворяются в ацетонитриле и, тем самым, завышают содержание гликолида.

Ниже представлены примеры выполнения изобретения.

Пример 1. Синтез гликолида из немодифицированных олигомеров гликолевой кислоты.

Олигомеры гликолевой кислоты получали из 70 % водного раствора гликолевой кислоты в ротационном испарителе в условиях реакции поликонденсации. Синтез проводили при поэтапном повышение температуры в интервале 130-180°С и понижении давления в интервале 500–100 мбар в течение 4 часов. Полученный олигомер деполимеризовали при температуре 250°С и давлении 10-15 мбар в присутствии 1 мас.% оксида цинка в качестве катализатора. Выход гликолида-сырца составил 78 %. Гликолид-сырец очищали методом трехкратной перекристаллизации из этилацетата. При перекристаллизации в растворе наблюдали взвесь мелких частиц, которые представляют собой нерастворимые в этилацетате остаточные низкомолекулярные олигомеры гликолевой кислоты. При проведении третьей перекристаллизации мелкие частицы концентрировались в белый осадок. Наличие нерастворимых олигомеров гликолевой кислоты вносит погрешность в точное определение содержания гликолида в очищенном продукте. Чистоту подтверждали методом ГХ/МС в гексафторизопропаноле. Хроматографическая чистота составила 94,3 %.

Пример 2. Синтез гликолида из олигомеров гликолевой кислоты, модифицированных пропиленгликолем.

Раствор гликолевой кислоты 70% поместили в ротационный испаритель в количестве 200 г (в пересчете на раствор), к нему добавили 10 мл пропиленгликоля. Далее синтез вели по следующей схеме: смесь нагревали при перемешивании (160 об/мин) до 130°С, давлении 500 мбар, с продувкой азотом со скоростью потока 0,2 л/мин в течение 80 минут. Затем температуру поэтапно повышали до 180°С через каждые 20 минут. По достижении температуры 180°С также поэтапно через каждые 20 минут понижали давление до 100 мбар, после чего в смесь внесли катализатор ZnO в количестве 1 % от массы олигомера, и процесс продолжали в течение 60 минут. Общее время процесса составило 4 часа.

Полученный олигомер деполимеризовали в присутствии уже внесенного ранее катализатора ZnO при температуре 250°С и давлении 10-15 мбар. Выход гликолида-сырца составил 88 %. Гликолид-сырец очищали методом трехкратной перекристаллизации из этилацетата. Хроматографическая чистота составила 97,1 % (метод ГХ в ацетонитриле).

Пример 3. Синтез гликолида из олигомеров гликолевой кислоты, модифицированных глицерином.

Раствор гликолевой кислоты 70% поместили в ротационный испаритель в количестве 200 г (в пересчете на раствор), к нему добавили 8 мл глицерина. Далее вели синтез по следующей схеме: смесь нагревали при перемешивании (160 об/мин) до 130°С, при давлении 500 мбар, с продувкой азотом со скоростью потока 0,2 л/мин в течение 80 минут. Затем температуру поэтапно повышали до 180°С через каждые 20 минут. По достижении температуры 180°С также поэтапно через каждые 20 минут понижали давление до 100 мбар, после чего в смесь вносили катализатор SnO2 в количестве 1 % от массы олигомера, и процесс продолжали в течение 60 минут. Общее время процесса составило 4 часа.

Полученный олигомер деполимеризовали в присутствии уже внесенного ранее катализатора SnO2, как в примере 2. Выход гликолида-сырца составил 83 %. Гликолид-сырец очищали методом трехкратной перекристаллизации из этилацетата. Хроматографическая чистота составила 99,8 % (метод ГХ в ацетонитриле).

Пример 4. Синтез гликолида из олигомеров гликолевой кислоты, модифицированных этиленгликолем.

Раствор гликолевой кислоты 70% поместили в ротационный испаритель в количестве 200 г (в пересчете на раствор), к нему добавили 8,5 мл этиленгликоля. Далее синтез вели по следующей схеме: смесь нагревали при перемешивании (160 об/мин) до 130°С, давлении 500 мбар, с продувкой азотом со скоростью потока 0,2 л/мин в течение 80 минут. Затем температуру поэтапно повышали до 180°С через каждые 20 минут. По достижении температуры 180°С также поэтапно через каждые 20 минут понижали давление до 100 мбар, после чего в смесь вносили катализатор Sb2O3 в количестве 1% от массы олигомера, и процесс продолжали в течение 60 минут. Общее время процесса составило 4 часа.

Полученный олигомер деполимеризовали в присутствии уже внесенного ранее катализатора Sb2O3 как в примере 2. Выход гликолида-сырца составил 81 %. Гликолид-сырец очищали методом трехкратной перекристаллизации из этилацетата. Хроматографическая чистота составила 97,6 % (метод ГХ в ацетонитриле).

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 173 items.
10.05.2016
№216.015.3c12

Улучшенный способ аэрации водоемов

Изобретение относится к способам аэрации водоемов в морозный период. Способ включает нагнетание атмосферного воздуха под лед, вывешивание части ледового покрытия на расстоянии 5-20 см от водной поверхности путем откачивания воды из водоема на берег или сброса части воды через водопропускное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583458
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3cbf

Способ получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристаллов ферромагнитного сплава nifegaco

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитных сплавов Ni-Fe-Ga-Co. Способ получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристаллов ферромагнитного сплава NiFeGaCo включает отжиг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583560
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.05.2016
№216.015.42a7

Средство, стимулирующее нейрогенез при ишемических повреждениях головного мозга

Изобретение относится к медицине, а именно к фармакологии, и касается стимуляции нейрогенеза при ишемических повреждениях головного мозга. Для этого вводят п-тирозол в эффективном количестве. Это обеспечивает стимуляцию нейрогенеза и восстановление исходного уровня нейронов в гиппокампе в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585094
Дата охранного документа: 27.05.2016
10.06.2016
№216.015.46ef

Полупроводниковый детектор с внутренним усилением на основе полуизолирующего арсенида галлия и способ его изготовления

Изобретение относится к радиографии, в частности к системам цифрового изображения в рентгеновских и гамма-лучах с помощью многоканальных полупроводниковых детекторов на основе полуизолирующего арсенида галлия. Предложенные конструкция и способ ее изготовления позволяют реализовать принцип...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586081
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4b06

Способ зажигания твердого химически активного топлива в жидкой среде

Изобретение относится к средствам механизации при проведении подводно-технических, аварийно-спасательных и судоподъемных работ с использованием топливного газогенератора. Способ зажигания твердого химически активного топлива (ТХАТ) в жидкой среде включает использование нагревательного элемента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594935
Дата охранного документа: 20.08.2016
10.08.2016
№216.015.53a6

Способ получения мезопористого композитного сорбента

Изобретение относится к получению сорбентов, используемых для разделения органических веществ методом газовой хроматографии. Способ включает формирование на поверхности пористого носителя слоя мезопористого оксида кремния. Упомянутый слой получают путем растворения гексадецилтриметиламмония...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593768
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5f04

Способ получения каллусной культуры болиголова пятнистого (conium maculatum l)

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения каллусной культуры болиголова пятнистого (Conium maculatum L), включающий в себя посадку семян в стерильный грунт, выращивание интактных растений в течение 1-2 месяцев с интенсивностью освещения 150...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590586
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.70a9

Полупроводниковый излучатель ик-диапазона

Изобретение относится к полупроводниковым источникам электромагнитного излучения, в частности к импульсным излучателям ИК-диапазона, и предназначено для использования в оптоэлектронных системах различного назначения. В S-диоде, содержащем π-ν-n структуру на основе арсенида галлия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596773
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7107

Сорбент для очистки сточных вод от соединений хрома(vi)

Изобретение относится к разработке состава сорбента, используемого для сорбции соединений хрома(VI). Сорбент для очистки сточных вод от соединений хрома(VI) представляет собой смесь оксидов церия(IV) и олова(IV). Изобретение позволяет увеличить сорбционную емкость и скорость сорбции дихромат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596744
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.711a

Способ культивирования бактерий рода pseudomonas

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при производстве биотехнологических продуктов в экологической и сельскохозяйственной биотехнологии. Способ культивирования бактерий рода Pseudomonas предусматривает приготовление жидкой питательной среды, содержащей пептон,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596405
Дата охранного документа: 10.09.2016
Showing 1-7 of 7 items.
27.06.2015
№216.013.59bd

Способ получения натриевой соли глиоксалевой кислоты из продуктов окисления глиоксаля

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения натриевой соли глиоксалевой кислоты, которая широко применяется в органическом синтезе, например является исходным продуктом для получения ванилина. Способ получения натриевой соли глиоксалевой кислоты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554514
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.01.2016
№216.014.bc7e

Способ выделения глиоксалевой кислоты из продуктов окисления глиоксаля

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу выделения глиоксалевой кислоты (ГК), которая широко применяется в органическом синтезе, например является исходным продуктом для получения ванилина, аллантоина и биоразлагаемых полимеров. Способ выделения глиоксалевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573839
Дата охранного документа: 27.01.2016
25.08.2017
№217.015.9b62

Способ выделения гликолевой кислоты из смеси продуктов диспропорционирования глиоксаля

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу выделения гликолевой кислоты, которая широко применяется в косметологии, нефтегазовой, кожевенной отраслях промышленности, а также используется в синтезе биоразлагаемых полимеров и сополимеров, например, является исходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610257
Дата охранного документа: 08.02.2017
16.02.2019
№219.016.bb5f

Способ получения концентрированных водных растворов глиоксалевой кислоты

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к способу получения концентрированного раствора глиоксалевой кислоты (ГК) из продуктов окисления глиоксаля (ГО), которая широко применяется в качестве реагента для получения лекарственных препаратов (аллантоин, атенолол),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679918
Дата охранного документа: 14.02.2019
16.02.2019
№219.016.bb69

Способ разделения глиоксалевой и щавелевой кислот как продуктов окисления глиоксаля

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к способу выделения глиоксалевой кислоты (ГК) из продуктов окисления глиоксаля (ГО), которая применяется в органическом синтезе, например, является исходным продуктом для получения ванилина, аллантоина и биоразлагаемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679916
Дата охранного документа: 14.02.2019
12.09.2019
№219.017.c9e9

Способ очистки лактида

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу очистки лактида, содержащего примеси мезо-лактида, молочной кислоты и низкомолекулярных олигомеров молочной кислоты, методом перекристаллизации из серии органических растворителей, отличающемуся тем, что перекристаллизация...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699801
Дата охранного документа: 11.09.2019
22.11.2019
№219.017.e525

Способ получения кристаллической глиоксалевой кислоты

Изобретение относится к способу получения кристаллической глиоксалевой кислоты. Способ осуществляют путем концентрирования водного раствора глиоксалевой кислоты с массовой концентрацией 50% на ротационном испарителе при остаточном давлении 15 мбар и температуре 40°С до массовой концентрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706701
Дата охранного документа: 20.11.2019
+ добавить свой РИД