(57)【要約】【課題】  固定化加水分解酵素を重合触媒として用いるポリエステル重合体の製造方法であって、製造効率が改善され、且つ環境負荷の低減された方法を提供する。【解決手段】  ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、希釈液をろ過することによって固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離する固定化加水分解酵素分離工程とを備えることを特徴とするポリエステル重合体の製造方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、
前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、希釈液をろ過することによって固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離する固定化加水分解酵素分離工程と
を備えることを特徴とするポリエステル重合体の製造方法。
【請求項２】
前記固定化加水分解酵素分離工程において、予め加熱した有機溶媒による重合反応物の希釈を開始した後、少なくとも９０分間経過するよりも前に、希釈液のろ過による固定化加水分解酵素の分離を完了することを特徴とする請求項１に記載のポリエステル重合体の製造方法。
【請求項３】
得られるポリエステル重合体の重量平均分子量が５０，０００以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリエステル重合体の製造方法。
【請求項４】
得られるポリエステル重合体が、下記化学式（１）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリエステル重合体の製造方法。
【化１】
2010057449.tif 000007
（式中、ｍは２〜１５の整数。）
【請求項５】
得られるポリエステル重合体が、下記化学式（２）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体であることを特徴とする請求項４に記載のポリエステル重合体の製造方法。
【化２】
2010057449.tif 000008
【請求項６】
前記固定化加水分解酵素分離工程において、重合反応物の希釈に用いる有機溶媒の沸点がいずれも１５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポリエステル重合体の製造方法。
【請求項７】
前記ポリエステル重合工程が有機溶媒中で行われ、前記固定化加水分解酵素分離工程において重合反応物の希釈に用いる有機溶媒中に、前記ポリエステル重合工程に用いる有機溶媒と同一の有機溶媒を少なくとも３％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポリエステル重合体の製造方法。
【請求項８】
ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、
前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とをろ過によって分離する固定化加水分解酵素分離工程と
を備え、前記工程により分離した固定化加水分解酵素を再度重合触媒として用いることを特徴とする固定化加水分解酵素の再使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定化加水分解酵素を重合触媒として用いるポリエステル重合体の製造方法、特にその製造効率の改善及び環境負荷の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル重合体は、通常、多価カルボン酸やその誘導体と多価アルコールとの重縮合反応、あるいはラクトンやラクチドといった環状エステルの開環重合反応によって製造される。これらの重合反応の触媒としては、従来、金属触媒が用いられているものの、金属触媒を使用したポリエステルの製法については、（１）エネルギー消費量が大きい、（２）金属触媒残渣により環境汚染が引き起こされる、（３）金属触媒残渣によりポリエステル樹脂の性能低下が引き起こされる、など多くの問題点が指摘されている。
【０００３】
これらの課題の解決策の一つとして、金属触媒に代えて酵素を重合触媒として用いる研究が広く行われている。酵素触媒が担体に固定化された固定化酵素触媒の使用によって、比較的温和な条件下での重合が可能になり、省エネルギーな製造プロセスとなるだけでなく、触媒残渣の除去が可能となるため、環境汚染の防止や樹脂の性能低下を防止することができる。また、除去された固定化酵素は、触媒活性が保持されている限り、繰り返し重合触媒として使用することができる。なお、このような酵素を重合触媒とするポリエステルの製法については、現在までに多くの報告がなされている（例えば、非特許文献１〜３及び特許文献１〜３参照）。
【０００４】
固定化加水分解酵素を重合触媒として使用するポリエステル重合体の製法においては、重合反応終了後、ろ過により固定化加水分解酵素の除去が行われる。ここで、得られるポリエステル重合体が、例えば、分子量５０，０００以上といった高分子量である場合、重合反応終了後の反応物が極めて粘稠になり、そのままではろ過処理を行なうことができないため、多量の有機溶媒により重合反応物を希釈した後にろ過処理を行なう必要がある。この際、重合反応物の希釈操作に伴い、ポリエステル重合体の低分子量化（オリゴマーの優先的生成）が生じることが予測されるため、従来は室温あるいはそれ以下の低温（酵素活性の低い温度）で、有機溶媒を用いた希釈及びろ過操作が行われていた。
【０００５】
しかしながら、低温の有機溶媒を用いて重合反応物の希釈操作を行った場合、重合反応物を均一に溶解するまでに非常に多くの時間を要し、さらには重合反応物に対して大過剰の希釈溶媒量を必要とするため、製造の効率化あるいは環境負荷の点で改善の余地があった。加えて、高結晶性のポリエステルを製造する場合、冷却されることによって不要な結晶化を生じる恐れもあった。また、製造の効率化を目的に、重合体を室温程度の有機溶媒により希釈した後、再度加熱して均一に溶解する方法も散見されるものの、この方法では一部結晶化してしまった重合体を溶解させる必要があり、その分余分に時間がかかることから、再加熱時に重合体の分解による低分子量化が顕著に起こり、結果として所望の性能のポリエステル樹脂が得られない場合があった。なお、この低分子量化反応によって生成したオリゴマーは、例えば再沈澱等の操作によりポリエステル樹脂から除くことができるものの、この場合は除かれるオリゴマーの分だけ収率が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
【非特許文献１】Kirpal S Bisht, et al., Macromolecules,1997,30,2705-2711
【非特許文献２】Ajay Kumar, et al., Macromolecules, 2000, 33, 6303-6309
【非特許文献３】Maria Letizia Focarete, et al., Journal of Polymer Science:Part B: Polymer Physics, 2001, 39, 1721-1729
【特許文献１】特開２０００−４８９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７３８５号公報
【特許文献３】特開２００６−６３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題は、固定化加水分解酵素を重合触媒として用いるポリエステル重合体の製造方法であって、製造効率が改善され、且つ環境負荷の低減された方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、固定化加水分解酵素を重合触媒として用いるポリエステル重合体の製造方法において、予め加熱した有機溶媒によって重合反応物を希釈した後、希釈液をろ過し、固定化加水分解酵素を分離することによって、重合反応物の溶解に要する時間を短縮でき、また、ろ過に必要な有機溶媒量も低減することができることを見出した。これに加えて、希釈溶媒中に重合反応物を溶解した後、速やかにろ過操作を行うことによって、固定化加水分解酵素の触媒活性を保持させた場合であっても、従来技術において懸念されていた重合体の低分子量化がほとんど生じず、重合反応により得られた重合体を高分子量のままで効率よく回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明にかかるポリエステル重合体の製造方法は、ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、希釈液をろ過することによって固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離する固定化加水分解酵素分離工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、前記固定化加水分解酵素分離工程において、予め加熱した有機溶媒による重合反応物の希釈を開始した後、少なくとも９０分間経過するよりも前に、希釈液のろ過による固定化加水分解酵素の分離を完了することが好適である。
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、得られるポリエステル重合体の重量平均分子量が５０，０００以上であることが好適である。
【００１１】
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、得られるポリエステル重合体が、下記化学式（１）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体であることが好適である。
【化１】
2010057449.tif 000002
（式中、ｍは２〜１５の整数。）
【００１２】
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、得られるポリエステル重合体が、下記化学式（２）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体であることが好適である。
【化２】
2010057449.tif 000003
【００１３】
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、前記固定化加水分解酵素分離工程において重合反応物の希釈に用いる有機溶媒の沸点がいずれも１５０℃以下であることが好適である。
また、前記ポリエステル重合体の製造方法において、前記ポリエステル重合工程が有機溶媒中で行われ、前記固定化加水分解酵素分離工程において重合反応物の希釈に用いる有機溶媒中に、前記ポリエステル重合工程に用いる有機溶媒と同一の有機溶媒を少なくとも３％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）含むことが好適である。
【００１４】
また、本発明にかかる固定化加水分解酵素の再使用方法は、ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とをろ過によって分離する固定化加水分解酵素分離工程とを備え、前記工程により分離した固定化加水分解酵素を再度重合触媒として用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるポリエステル重合体の製造方法によれば、予め加熱した有機溶媒によって重合反応物を希釈した後、希釈液をろ過し、固定化加水分解酵素を分離することによって、重合反応物の溶解に要する時間を短縮でき、ろ過に必要な有機溶媒量も低減することができる。さらに、希釈溶媒中に重合反応物を溶解した後、速やかにろ過操作を行うことによって、従来技術において懸念されていた重合体の低分子量化がほとんど生じず、反応により得られた重合体を高分子量のままで効率よく回収できる。さらに、ろ過により分離された固定化加水分解酵素は、一連の工程で不荷逆的な失活を伴うことがないため、再度重合触媒として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかるポリエステル重合体の製造方法は、（１）ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーを、固定化加水分解酵素の共存下で重合するポリエステル重合工程と、（２）前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、希釈液をろ過することによって固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離する固定化加水分解酵素分離工程とを備えることを特徴とするものである。
以下、（１），（２）の各工程に分けて説明する。
【００１７】
（１）ポリエステル重合工程
本発明のポリエステル重合体の製造方法においては、まず、ポリエステル重合体を形成し得る原料モノマーの高濃度条件下、固定化加水分解酵素を共存させ、重合反応を行なう。
本発明において用いられるポリエステル重合体の原料モノマーは、酵素触媒による脱水縮合反応や開環反応等により、エステル結合により連続的につながったポリエステル重合体を形成し得るものであればよく、公知の原料モノマーを適宜選択して使用することができる。
【００１８】
公知のポリエステル重合体原料モノマーとしては、例えば、ラクトン又はラクチドを単独で、あるいはジカルボン酸及びジオールの組み合わせを使用することができる。
ポリエステル重合体の原料モノマーとして用いられるラクトンとしては、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、８−オクタノラクトン、１１−ウンデカノラクトン、１２−ドデカノラクトン、１５−ペンタデカノラクトン、１６−ヘキサデカノラクトン等が挙げられ、ラクチドとしては、例えば、ジラクチド、ジグリコリド、ジエチルグリコリド、ジメチルグリコリド等が挙げられる。ラクトンあるいはラクチドとしては、得られるポリエステル重合体の所望の物性や使用目的に応じて、複数の成分を任意の配合比で組み合わせて用いることもできる。
【００１９】
また、ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。また、これらジカルボン酸の誘導体としては、例えば、ジカルボン酸ジメチル、ジカルボン酸ジエチル等の低級アルキルエステル、ジカルボン酸無水物、ジカルボン酸ジクロリドが挙げられる。環境負荷や操作性等の点から、低級アルキルエステルを使用することが特に好ましい。また、ジカルボン酸とともに、トリメリット酸、ピロメリット酸等の多官能性カルボン酸を適当量用いてもよい。ジカルボン酸としては、得られるポリエステル重合体の所望の物性や使用目的に応じて、複数の成分を任意の配合比で組み合わせて用いることもできる。
【００２０】
ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ヘプタメチレングリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、ポリエチレングリコール等の脂肪族ジオールやシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式ジオール、ナフタレンジオールやビスフェノールＡ、レゾルシン等の芳香族系ジオール等が挙げられる。また、ジオールとともに、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能性アルコールを適当量用いてもよい。ジオールとしては、得られるポリエステル重合体の所望の物性や使用目的に応じて、複数の成分を任意の配合比で組み合わせて用いることもできる。
【００２１】
また、これらラクトン又はラクチド、あるいはジカルボン酸及びジオール等の原料モノマーを、予め触媒の存在下でオリゴマー化させた後に重合反応に用いることもできる。
【００２２】
これらのポリエステル重合体原料モノマーのうち、特にラクトンあるいはラクチドを用いることが好ましい。ジカルボン酸及びジオールを原料モノマーとして用いた場合、昇華や気化によって反応系内のカルボキシル基と水酸基との存在比が１：１から逸脱してしまうため、高分子量のポリエステルが得られにくくなる。これに対して、ラクトンあるいはラクチドを用いた場合、反応系内のカルボキシル基と水酸基との存在比が１：１に制御され、これにより高分子量のポリエステル重合体が得られやすくなる。また、これらのラクトンあるいはラクチドの中でも、炭素数３〜１６の脂肪族系ラクトンを使用することが好ましく、さらには１５−ペンタデカノラクトンを使用することが最も好ましい。
【００２３】
なお、ポリエステル重合体原料モノマーとして、例えば、炭素数３〜１６の脂肪族系ラクトンを用いた場合、下記化学式（１）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体が得られる。
【化３】
2010057449.tif 000004
（式中、ｍは２〜１５の整数。）
【００２４】
また、ポリエステル重合体原料モノマーとして、１５−ペンタデカノラクトンを用いた場合、下記化学式（２）で示されるヒドロキシアルカン酸ユニットを分子中に含む脂肪族系ポリエステル重合体が得られる。
【化４】
2010057449.tif 000005
【００２５】
本発明において重合触媒として用いられる固定化加水分解酵素は、使用される原料モノマーのエステル化反応又はエステル交換反応、あるいは開環重合反応等を促進させ得るものである限り、特に限定されるものではない。公知の菌株由来の加水分解酵素を公知の手法により固定化したものを選択することができ、特にカルボキシルエステラーゼ（ＥＣ３．１．１．１：ｃａｒｂｏｘｙｌｅｓｔｅｒａｓｅ）やリパーゼ（ＥＣ３．１．１．３：ｔｒｉａｃｙｌｇｌｙｃｅｒｏｌ ｌｉｐａｓｅ）を好適に用いることができる。より具体的には、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来の固定化リパーゼであるＮｏｖｏｚｙｍ ４３５（ノボザイム社製；多孔質アクリル樹脂に固定化された固定化リパーゼ）が、特に好適な固定化加水分解酵素として挙げられる。固定化加水分解酵素の添加量についても特に限定されるものではないが、通常、原料モノマー１質量部に対して、０．００５〜０．５質量部添加することが望ましい。
【００２６】
重合反応時の反応温度及び反応時間は、特に限定されるものではなく、原料モノマーの種類や量、得られるポリエステル重合体の所望の物性や使用目的に応じて、適宜選択することができる。反応温度については、通常、固定化加水分解酵素の触媒活性や再使用性の点から、２０〜１１０℃、より好ましくは３０〜１００℃の範囲で行われる。また、反応時間については、通常、１時間以上、より好ましくは２時間以上である。
【００２７】
なお、本発明においては、原料モノマーと固定化加水分解酵素とをポリエステル重合工程の必須成分として用いるが、必要に応じて、反応系内に任意の有機溶媒を添加してもよい。重合反応時に使用する有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、イソプロピルベンゼン、アニソール、シクロヘキサン、ジフェニルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の各種有機溶媒が挙げられる。また、これらの反応有機溶媒を任意の配合比で組み合わせて用いることもできる。
【００２８】
また、水やアルコールといったカルボキシル基と反応し得る化学種が反応系中に多く存在すると、目的とする高分子量のポリエステル樹脂が得られないものの、反応系内にこれらがまったく存在しないと酵素触媒によるエステル化反応が進行しないため、これら濃度の制御が必要となる。この制御においては、目的とする濃度が達成されうる限り特に制限なく公知の手法を用いることができる。例えば、用いる原料や酵素、溶媒、反応容器等に対して物理的もしくは化学的手法を用いた乾燥操作を行なうことが可能であり、具体的には、加熱下で減圧する、不活性ガスを流す、合成ゼオライトなどの分子ふるい効果を有する被吸着物質を反応系に対して接触、もしくは非接触で作用させる等の手法が例示できる。さらに目的に応じて、水などを添加して制御することも可能である。
【００２９】
（２）固定化加水分解酵素分離工程
つづいて、前記工程により得られた重合反応物を、予め４０〜１１０℃に加熱した有機溶媒によって希釈した後、希釈液をろ過することによって固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離する。
【００３０】
ここで、ポリエステル重合体の生成反応は一般に可逆反応であるため、重合反応における生成物の濃度が希釈されると反応平衡が逆側に傾いてオリゴマーが優先的に生成し、この結果、ポリエステル重合体の低分子量化が進行する。このため、従来は加熱を止めた後、室温あるいはそれ以下の温度の有機溶媒を用いて希釈することで、酵素活性の低い環境下で希釈操作を行い、これによってできるだけ逆反応（オリゴマー生成反応）を生じさせないようにしていた。
【００３１】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討を行った結果、比較的高い温度の有機溶媒を希釈操作に使用した場合であっても、重合反応物の有機溶媒中への溶解に要する時間範囲内においては、ポリエステル重合体の低分子量化がほとんど起こらないことが明らかとなった。すなわち、オリゴマーの生成は、有機溶媒添加による希釈の後、直ちに生じるわけではなく、むしろ重合反応生成物の溶解が優先的に起こることが明らかとなった。したがって、希釈溶媒中に重合反応物を均一に溶解した後、速やかにろ過処理を行い、固定化加水分解酵素を分離することで、ポリエステル重合体の低分子量化を最小限に抑えることができる。また、より高い温度の有機溶媒を使用することで、重合反応物の溶解性が高い状態で処理できることから、重合反応物の溶解に要する時間を短縮でき、また、ろ過に必要な有機溶媒量を低減することもできる。
【００３２】
以上のことから、本発明においては、有機溶媒を予め４０〜１１０℃に加熱した状態で、重合反応物の希釈操作に供する必要がある。加熱温度が４０℃未満であると重合反応物の溶解に長時間を要するか、あるいは非常に多量の有機溶媒を必要とする場合がある。一方で、１１０℃を超えると希釈操作の過程で酵素の触媒活性が不可逆的に損なわれ、再度重合触媒として使用することに支障をきたす恐れがある。なお、例えば、室温の非加熱有機溶媒を重合反応物に添加し、その後、４０〜１１０℃の範囲に加熱した場合であっても、重合反応物の溶解には長時間を要する。また、このため、重合体の低分子量化を十分に抑えることもできない。希釈に用いる有機溶媒の予熱温度は、好ましくは５０〜１００℃、より好ましくは６０〜９０℃である。
【００３３】
また、得られた重合反応物の低分子量化の進行を低く抑えるためには、上述したように、希釈溶媒中に重合反応物を均一に溶解した後、速やかにろ過処理を行う必要がある。この低分子量化反応の速度は、反応溶液の温度や触媒量、及び濃度などに強く影響されるが、本発明の前記固定化加水分解酵素分離工程においては、通常、予熱した有機溶媒の添加後に少なくとも９０分間経過するよりも前に、希釈液のろ過による固定化加水分解酵素の分離を完了することが好ましい。ろ過操作完了までに要する時間が９０分間を超えると、重合体の低分子量化が急速に進行するため、高分子量のポリエステル重合体が得られない場合がある。なお、希釈操作開始後、ろ過操作完了までの時間は、より好ましくは６０分間未満、さらに好ましくは４５分間未満である。
【００３４】
重合反応物の希釈に使用する有機溶媒は、得られたポリエステル重合体を溶解可能であり、かつ固定化加水分解酵素の触媒活性が損なわれるものでなければよく、特に限定されるものではないが、例えば、トルエン、キシレン、イソプロピルベンゼン、アニソール、クロロホルム、塩化メチレン、シクロヘキサン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の各種有機溶媒が挙げられる。これらの希釈有機溶媒の複数を任意の配合比で組み合わせて用いることもできる。また、これらの希釈有機溶媒としては、沸点が１５０℃以下の有機溶媒を単独で、あるいは組み合わせて使用することが好ましい。沸点が１５０℃を超える有機溶媒を使用した場合、最終的な有機溶媒の乾燥除去を十分に行うことができず、ポリエステル重合体中に有機溶媒が残存してしまう場合がある。
【００３５】
また、ポリエステル重合工程において、反応系内に有機溶媒を添加して重合反応を行なう場合、重合反応物の希釈に用いる有機溶媒中に、重合反応において用いた有機溶媒と同一の有機溶媒を３％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）以上含んでいることが好ましい。重合反応物の希釈に使用する有機溶媒は、当該重合体の溶解性が高いことが望まれるものの、重合反応物中に残存する有機溶媒と異なる種類である場合には、異種溶媒同士の混和に要する時間についても考慮する必要がある。このため、重合反応物の希釈に使用する有機溶媒中に、重合反応において用いた有機溶媒と同一の有機溶媒を適当量混合しておくことにより、異種溶媒同士の混和に要する時間が短縮され、希釈操作をより迅速に行うことが可能となる。希釈操作に使用する有機溶媒中への反応有機溶媒と同一溶媒の含有量は、より好ましくは５％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）以上、さらに好ましくは１０％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）以上である。なお、希釈操作に使用する有機溶媒の全量が、反応有機溶媒と同一種であってもかまわない。
【００３６】
重合反応物を含む希釈液のろ過方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のろ過方法を用いればよい。より具体的には、例えば、適当な孔径のグラスフィルターを用いて減圧ろ過を行うことにより、固定化加水分解酵素とポリエステル重合体とを分離することができる。なお、ろ過時の希釈液の温度は、特に限定されるものではないが、希釈に用いる有機溶媒の予熱温度と同様、４０〜１１０℃に加熱した状態でろ過操作を行うことが好ましい。重合反応物の希釈・溶解あるいはろ過操作の際に、希釈溶媒の温度が下がりすぎてしまうと、重合反応物の溶解度が低下し、希釈液の粘性が増大することから、一連の処理に長時間を要し、重合反応物の低分子量化が進行する恐れがある。ろ過時の希釈液の加熱温度は、好ましくは５０〜１００℃、より好ましくは６０〜９０℃である。
【００３７】
本発明の製造方法により得られるポリエステル重合体の重合度は、所望の物性や使用目的に応じて適宜調整すればよく、特に限定されるものではないが、重量平均分子量が５０，０００以上であることが好ましい。このような高分子量のポリエステル重合体は、より低分子量なものと比較して耐熱性や力学的特性に優れ、例えば、構造材料等として好適に使用することができる。加えて、高分子量のポリエステル重合体を製造する場合には、重合反応物が極めて粘稠になるため、多量の有機溶媒で重合反応物を希釈した後にろ過処理を行なう必要があり、本発明の製造方法はこのような場合において特に有用である。なお、本発明により得られるポリエステル重合体の重量平均分子量は、より好ましくは７５，０００以上であり、さらに好ましくは１００，０００以上である。
【００３８】
ポリエステル重合体の重量平均分子量は、公知の方法によって測定することが可能であり、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定することが可能である。ＧＰＣによる重量平均分子量の測定条件としては、以下の例が挙げられる。
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ Ｋ−８０５Ｌ（昭和電工社製）
検出器：示差屈折計 ＲＩ−９８０（日本分光社製）
溶離液：クロロホルム：エタノール＝９９：１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
温度：３７℃
標準試料：ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ ＰＯＬＹＳＴＹＲＥＮＥ（東ソー社製）
【００３９】
また、本発明の製造方法により、ポリエステル重合体と分離された固定化加水分解酵素は、その酵素活性が失活しない限り、適当な乾燥処理等を行なうことにより重合触媒として再使用することが可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
（１）ポリエステル重合工程
予め乾燥処理したペンタデカノラクトン５０．０ｇと予め乾燥処理した固定化リパーゼ３．００ｇ（Ｎｏｖｏｚｙｍ ４３５，Ｃａｎｄｉｄａ属由来リパーゼ：ノボザイム社製）を、機械撹拌装置を備えた反応容器へ加え、そこへ蒸留したトルエン（１００ｍＬ）を加えた。この反応容器の上部に乾燥済みのモレキュラーシーブス４Ａを入れた容器を装着し、直ちに密閉後、室温にて撹拌しペンタデカノラクトンを溶解させた。この密閉容器を７０℃に加熱しながら３０時間撹拌を行うことによって、非常に粘性の高い重合体溶液（ポリ（ペンタデカノラクトン））が得られた。
【００４１】
なお、分解反応の進行について知見を得るため、以下の操作により、重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）のポリ（ペンタデカノラクトン）の分子量等について評価を行った。
上記ポリエステル重合工程の後、モレキュラーシーブス４Ａを入れた容器を反応装置から外した後、直ちに反応溶液を少量（約２００μＬ）サンプリングし、これを速やかに氷浴下で冷却固化させた。その後、室温にてクロロホルム５ｍＬを加え、ポリ（ペンタデカノラクトン）を完全に溶解させ、この溶液から固定化リパーゼをろ別した。得られた溶液を減圧加熱乾燥処理し、平均分子量、分散度及びオリゴマー含有量の評価をＧＰＣにて行なった。なお、これら一連の操作の過程で分子量、分散度、オリゴマー含有量等が変化していないことは、分子量既知のポリ（ペンタデカノラクトン）サンプルに対して、固定化リパーゼの存在下、同様の処理を行なうことによって別途確認した。
【００４２】
重合体の平均分子量、分散度及びオリゴマー含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定した。なお、ＧＰＣの測定条件は以下のものを採用し、オリゴマー含有量は、下記条件における保持時間９．５分以上（分子量６９００以下）のシグナルの面積％として算出した。
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ Ｋ−８０５Ｌ（昭和電工社製）
検出器：示差屈折計 ＲＩ−９８０（日本分光社製）
溶離液：クロロホルム：エタノール＝９９：１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
温度：３７℃
標準試料：ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ ＰＯＬＹＳＴＹＲＥＮＥ（東ソー社製）
【００４３】
この結果、重合反応終了時点（固定化リパーゼ分離前）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１７０，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．５、オリゴマー含有量は５．６％であった。
【００４４】
（２）固定化加水分解酵素分離工程
上記ポリエステル重合工程の後、モレキュラーシーブス４Ａを入れた容器を外した反応容器中に、予め７０℃に加温しておいたトルエン９００ｍＬを加え、溶液が均一になるまで７０℃で更に撹拌を続けた。この結果、希釈液が均一になるまでに３０分の時間を要した。均一に溶解後、直ちに固定化リパーゼを含むポリ（ペンタデカノラクトン）のトルエン溶液を７０℃で熱時減圧ろ過し、固定化リパーゼとポリ（ペンタデカノラクトン）のトルエン溶液に分離した。このろ過操作に要した時間は１０分であった。得られたトルエン溶液に対して減圧加熱乾燥処理し、ポリ（ペンタデカノラクトン）を得た。
【００４５】
以上のようにして得られたろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ペンタデカノラクトン）について、上記と同様にして、重合体の平均分子量、分散度及びオリゴマー含有量の評価を行なった。
この結果、ろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１７３，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．４、オリゴマー含有量は５．６％であった。
【００４６】
なお、ろ過処理により回収した固定化リパーゼに乾燥処理を施した後、これを用いて先と同様の操作を行ったところ、一度目の固定化リパーゼ使用の際と同様の結果を得た。
【００４７】
実施例２
希釈に用いる溶媒をトルエン／クロロホルム＝２０／８０（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒５００ｍＬとし、この混合溶媒の予熱温度を６０℃、さらに熱時ろ過の温度も６０℃としたほかは、実施例１と同様の操作を行った。
【００４８】
実施例２において、重合体希釈溶液が均一になるまでに要した時間は２０分であり、ろ過操作時に必要とされた時間は１５分であった。また、重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１６８，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．５、オリゴマー含有量は５．９％であり、ろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１６７，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．５、オリゴマー含有量は６．０％であった。
【００４９】
なお、ろ過処理により回収した固定化リパーゼに乾燥処理を施した後、これを用いて先と同様の操作を行ったところ、一度目の固定化リパーゼ使用の際と同様の結果を得た。
【００５０】
比較例１
希釈に用いる溶媒を、予め加熱していないトルエン９００ｍＬ（２５℃）とし、さらにその後の撹拌、ろ過処理を室温にて行ったほかは、実施例１と同様の操作を行った。
【００５１】
この結果、重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）のポリ（ペンタデカノラクトン）は、実施例１及び２と同様、重量平均分子量１６８，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）６．４、オリゴマー含有量５．７％であり、高粘性な透明溶液であった。しかしながら、室温のクロロホルムを反応系に加えたことにより、反応溶液が急速に冷却され、生成物は白色に固化してしまった。その後、５時間の撹拌を続けても均一な溶液とはならず、この時間内にろ過に供することはできなかった。
【００５２】
比較例２
希釈に用いる溶媒を、予め加熱していないクロロホルム９００ｍＬ（２５℃）としたほかは、比較例１と同様の操作を行った。
【００５３】
この結果、上記比較例１と同様、生成物は白色に固化してしまい、その後、３時間の撹拌を続けても均一な溶液とはならず、この時間内にろ過に供することができなかった。
【００５４】
比較例３
希釈に用いる溶媒として予め加熱していないトルエン９００ｍＬ（２５℃）を添加し、その後７０℃に加熱して撹拌処理したほかは、実施例１と同様の操作を行った。
【００５５】
この結果、上記比較例１，２と同様、生成物は白色に固化してしまい、溶液が均一になるまでには９０分の時間を要した。その後のろ過操作には実施例１と同様に１０分の時間を要した。重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１６９，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．４、オリゴマー含有量は５．８％であり、ろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１４２，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は１０．１、オリゴマー含有量は１５．１％であった。
【００５６】
比較例４
希釈に用いる溶媒として予め７０℃に加温しておいたトルエン（９００ｍＬ）を用い、希釈後溶液が均一になったのを３０分後に確認した後、更に９０分間、７０℃で撹拌をつづけたほかは、実施例１と同様の操作を行った。なお、ろ過操作には実施例１と同様に１０分の時間を要した。
【００５７】
この結果、重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１６５，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は６．５、オリゴマー含有量は６．２％であり、ろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ペンタデカノラクトン）の重量平均分子量は１３１，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は１２．５、オリゴマー含有量は２４．８％であった。
【００５８】
実施例３
原料モノマーとしてε−カプロラクトンを用い、重合工程の加熱温度を８０℃としたほかは、実施例１と同様の操作を行った。
【００５９】
この結果、溶液が均一になるまでは５分を要し、ろ過操作には更に５分の時間を要した。また、重合反応終了時点（有機溶媒による希釈前）（固定化リパーゼ分離前）のポリ（ε−カプロラクトン）の重量平均分子量は８１，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は７．４、オリゴマー含有量は８．０％であり、ろ過・乾燥後（固定化リパーゼ分離後）のポリ（ε−カプロラクトン）の重量平均分子量は８１，０００、分散度（重量平均分子量／数平均分子量）は７．４、オリゴマー含有量は８．１％であった。
【００６０】
なお、ろ過処理により回収した固定化リパーゼに乾燥処理を施した後、これを用いて先と同様の操作を行ったところ、一度目の固定化リパーゼ使用の際と同様の結果を得た。
【００６１】
上記実施例１〜３，及び比較例１〜４の結果についてまとめたものを下記表１に示す。
【表１】
2010057449.tif 000006
【００６２】
上記表１に示すように、予め加熱した有機溶媒を使用して希釈操作を行った実施例１，２においては、重合反応物の均一溶解に要する時間が比較的短く、その後直ちにろ過処理を行うことによって、酵素除去処理の前後で、ポリエステル重合体の分子量、分散度、オリゴマー含量のいずれもほとんど変化しておらず、重合体の低分子量化が生じていないことが明らかとなった。特に、ポリ（ペンタデカノラクトン）の良溶媒であるクロロホルムと、重合反応時の反応有機溶媒として使用したトルエンとの混合溶媒を使用した実施例２では、希釈有機溶媒の使用量を減量しているにもかかわらず、均一に溶解するまでに必要な時間も短く、非常に効率の良い製法であることが確認された。
【００６３】
これに対して、予め加熱していない室温の有機溶媒を使用して希釈操作を行った比較例１，２においては、重合反応物が結晶化に伴い白色に固化してしまい、長時間の撹拌の後にも均一に溶解することはできなかった。また、室温の非加熱有機溶媒を希釈溶媒として添加後、７０℃に加温した比較例３においても、重合反応物の白色固化が生じ、均一に溶解するまでには実施例１の３倍の９０分間を要した。また、酵素除去の前後で、重合体の平均分子量が低下し、分散度、オリゴマー含量がともに増加していることから、オリゴマー生成による重合体の低分子量化が生じていることが認められた。さらに、実施例１と同様の加熱有機溶媒を用いて希釈し、重合反応物を均一溶解後、さらに９０分間攪拌を続けた比較例４においても、平均分子量の低下、及び分散度、オリゴマー含量の増大が認められた。これは、重合体の溶解後、顕著にオリゴマーの生成反応が起こるためであり、このことから、希釈操作により重合体を均一に溶解した後は、速やかにろ過処理を行い、固定化リパーゼを分離する必要があると考えられる。
【００６４】
また、原料モノマーとしてε−カプロラクトンを用いた実施例３においても、予め加熱した有機溶媒により希釈操作を行うことで、ポリエステル重合体の分子量、分散度、オリゴマー含量のいずれも変化させることなく、効率的に且つ触媒酵素の活性を維持したまま、固定化酵素分離工程を行うことが可能であった。このことから、固定化加水分解酵素を用いる従来のポリエステル重合体の製造において使用される種々の原料モノマーを用いた場合であっても、本発明が極めて有効であることが理解される。
【００６５】
また、図１及び２に、上記実施例１及び比較例３における酵素除去処理前後のポリ（ペンタデカノラクトン）のＧＰＣクロマトグラム変化を示す。なお、同図中、短保持時間側（図中左側）が高分子量、長保持時間側が（図中右側）が低分子量であることを示す。
【００６６】
図１に示すように、実施例１においては、酵素除去処理の前後でポリ（ペンタデカノラクトン）の分子量分布がほとんど変化していないことが確認される。一方、図２に示すように、比較例３においては、酵素除去処理の前後でピークが低分子量側にシフトしており、ポリ（ペンタデカノラクトン）の低分子量化が生じていることがわかる。また、酵素除去後の重合体中にオリゴマーが生成していることが、より低分子量側において新たに発現しているピークからも確認される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１における酵素除去前後のポリ（ペンタデカノラクトン）のＧＰＣクロマトグラムである。
【図２】比較例３における酵素除去前後のポリ（ペンタデカノラクトン）のＧＰＣクロマトグラムである。
【図１】
2010057449.tif 000009
【図２】
2010057449.tif 000010