(57)【要約】  下記一般式（１）  Ｒ１ｎＡｌＸ３−ｎ  ・・・一般式（１）（式中、ｎは１〜３の整数を示し、Ｒ１は、同一又は異なって、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｘは、同一又は異なって、ハロゲン原子、または水素原子を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示す。）で表されるアルキルアルミニウム化合物を開環重合触媒として用いて、ラクチドの開環重合反応を行う工程を含む、ポリ乳酸の製造方法。  開環重合触媒として、さらに、アルミニウム化合物（上記一般式（１）に記載のアルキルアルミニウム化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、およびカルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属化合物を用いることで一層効率よく重合反応を行える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
Ｒ１ｎＡｌＸ３−ｎ  ・・・・・（１）
（式中、ｎは１〜３の整数を示し、Ｒ１は、同一又は異なって、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｘは、同一又は異なって、ハロゲン原子、または水素原子を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示す。）
で表されるアルキルアルミニウム化合物を開環重合触媒として用いて、ラクチドの開環重合反応を行う工程を含む、ポリ乳酸の製造方法。
【請求項２】
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、およびジイソブチルアルミニウムハイドライドからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項３】
開環重合触媒として、さらに、アルミニウム化合物（上記一般式（１）に記載のアルキルアルミニウム化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、およびカルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属化合物を用いる、請求項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項４】
金属化合物が、下記一般式（２）で表される化合物、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表される化合物、下記一般式（５）で表される化合物、下記一般式（６）で表される化合物、及び下記一般式（７）で表される化合物
Ａｌ（ＯＲ２）３  ・・・・・（２）
Ｚｎ（ＯＲ３）２  ・・・・・（３）
Ｔｉ（ＯＲ４）４  ・・・・・（４）
Ｚｒ（ＯＲ５）４  ・・・・・（５）
Ｍｇ（ＯＲ６）２   ・・・・・（６）
Ｃａ（ＯＲ７）２   ・・・・・（７）
（式中、Ｒ２〜Ｒ７は、それぞれ、同一又は互いに異なって、炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、置換基を有していてよい１〜４個の環を有するアリール基、又は炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアシル基を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示し、Ｚｎは亜鉛原子を示し、Ｔｉはチタン原子を示し、Ｚｒはジルコニウム原子を示し、Ｍｇはマグネシウム原子を示し、Ｃａはカルシウム原子を示す。）
からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、請求項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項５】
金属化合物が、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリセカンダリーブトキサイド、アルミニウムトリエトキサイド、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、（アルキルアセトアセタト）アルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリフルオロアセチルアセトネート、アルミニウムトリラクテート；
ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、ジンクジアセテート、ジンクジメタクリレート、ジンクジラクテート；
ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）チタン、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、テトラステアリルオキシチタン、テトラメトキシチタン、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタン、ジイソプロポキシビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジイソプロポキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、ジ（２−エチルヘキソキシ）ビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジ−ノルマル−ブトキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、テトラアセチルアセトネートチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、請求項４に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項６】
金属化合物が、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムトリラクテート、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、およびテトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、請求項５に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項７】
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物の使用量が、ラクチド１００重量部に対して０．００００１〜１モル％である、請求項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項８】
金属化合物の使用量が、ラクチド１００重量部に対して０．００００１〜１モル％である、請求項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項９】
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物の使用量が、金属化合物の使用量に対して、モル比で、０．１〜１０当量である、請求項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項１０】
ラクチドを溶融状態にして重合反応を行う、請求項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
【請求項１１】
反応温度を１００〜２００℃とする、請求項１０に記載のポリ乳酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリ乳酸、ポリグリコール酸に代表される脂肪族ポリエステルは、優れた生分解性と生体適合性を示すことから、手術用縫合糸、注射薬用マイクロカプセル、骨片接合部材などの医薬、医療用分野で利用されている。中でも、ポリ乳酸は穀物や廃棄物を発酵させて得られる乳酸を原料とするため、従来の化石由来の合成ポリマーに替わる地球環境にやさしいグリーンプラスチックとして最も注目を集めており、研究開発が盛んに行われている。【０００３】
ポリ乳酸の合成方法としては、乳酸を重縮合させる方法、またはラクチドを開環重合させる方法が広く知られている。前者の方法は平衡反応であり、実用的な高分子量のポリマーを得るためには、反応に際し生成する副生成物である水を高温、減圧などの条件下で徹底的に除去する必要がある。一方、後者の方法は、副生成物を生成しないため高分子量のポリ乳酸の合成方法として有効である。【０００４】
開環重合によってポリ乳酸を工業的に製造するのに有効な重合触媒として、オクチル酸スズ、アルミニウムプロポキサイド、乳酸亜鉛が広く知られている（非特許文献１）。【０００５】
オクチル酸スズは市販されており、種々の有機溶媒に可溶かつ空気中で安定であるなど取り扱いが容易である。また、触媒活性は非常に高く、一般的な溶融重合条件下（反応温度１２０−２００℃）において数分で重合が完了し、１０万から１００万の分子量のポリ乳酸を与える。【０００６】
オクチル酸スズは、ＦＤＡ（Ｆｏｏｄ  ａｎｄ  ｄｒｕｇ  ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ：アメリカ食品薬品局）に食品添加物として認められている。しかし、得られたポリ乳酸を医療用途などへ応用する可能性があるため、他の多くのスズ化合物が毒性を有することを考慮すると、使用者又は消費者に悪印象を与えないためには、ポリ乳酸の製造にオクチル酸スズを使用しないことが望まれる。【０００７】
また、得られたポリ乳酸中に残存するオクチル酸スズが、ポリ乳酸の高温での溶融成形時に、ポリ乳酸の解重合やエステル交換反応を引き起こすことが知られており、ポリ乳酸の熱安定性を低下させる要因となる。【０００８】
一方で、アルミニウムイソプロポキサイドは、オクチル酸スズ同様に、入手、取り扱いが容易である上、オクチル酸スズにおいて懸念されているような毒性に関する悪印象や溶融成形時の解重合のおそれがない。【０００９】
しかしながら、その触媒活性はオクチル酸スズに比べて極めて低く、一般的な溶融重合条件下、反応温度１２０〜２００℃で、数日の反応時間を要する。また、得られるポリマーの分子量が１０万以下と低い。従って、実用的な使用は困難である。【００１０】
乳酸亜鉛もアルミニウムイソプロポキサイド同様、毒性に関する悪印象や溶融成形時の解重合のおそれは無いものの、触媒活性がオクチル酸スズに比べて大幅に劣るため、やはり実用化には至っていない。【００１１】
また、アルミニウムイソプロポキサイドや乳酸亜鉛のように触媒活性が低い重合触媒を用いた場合、重合が完了するまでの反応時間が長時間におよぶため、生成したポリマーが変色するという問題がある。【００１２】
そのため、オクチル酸スズ同等の高い触媒活性を示し、かつ人体や環境にやさしい重合触媒が望まれており、最近は開環重合触媒として古くから知られているアルミニウム化合物を重合触媒に用いた例が数多く報告されている。【００１３】
例えば、特許文献１には、アルミニウムトリフルオロメタンスルホン酸を重合触媒として用い、ラクチドの開環重合反応により、ポリ乳酸を製造する方法が開示されている。アルミニウムトリフルオロメタンスルホン酸の触媒活性は、上述のアルミニウムイソプロポキサイドに比べると高いが、反応に６時間以上を要し実用上十分ではない。また、反応によって得られたポリ乳酸は、重量平均分子量が約１万前後と低く、実用性に乏しいものである。【００１４】
また、特許文献２には、Ａ）アルミニウムアルコキサイドとハロゲン化ケイ素及びリン酸エステルからなる混合物の加熱反応縮合物と、Ｂ）Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基を有するトリアルキルアルミニウム及び／又はジアルキルアルミニウムクロリドの混合物を触媒として用いて、ラクチド３０重量％ジクロロメタン溶液の開環重合反応により、ポリ乳酸を製造する方法が開示されており、この方法を用いることで生分解性ポリマーとして有用な高分子量乳酸重合体を製造することができる。しかしながら、この方法は反応時間が数日と非常に長く、十分な触媒活性が得られていない。【００１５】
特許文献３には、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）やアルミニウムジピバロイルメタネートなどのアルミニウムβ―ジケトン無電荷錯体を触媒として用いて、α-ヒドロキシ酸の環状二量体の開環重合反応を行い、反応後期あるいは反応終了後、ポリマーの溶融状態で減圧処理を行うことにより、ポリマー中の低分子量化合物の除去を行うことで熱安定性の良好なポリエステルが得られるポリエステルの製造方法が開示されている。しかしながら、残存モノマーを減圧下で除去するような煩雑な工程を必要としない、より簡便で工業化に適した製造方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−５４０１０
【特許文献２】特開平８−１９３１２７
【特許文献３】特開平９−１２６９０
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，２００４，Ｖｏｌ．１０４，Ｎｏ．１２，６１４７−６１７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、環境および人体にやさしいグリーンな開環重合触媒でありながら、非常に高い触媒活性を有する触媒を用いて、短時間で高収率にポリ乳酸を製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、
下記一般式（１）
Ｒ１ｎＡｌＸ３−ｎ  ・・・・・（１）
（式中、ｎは１〜３の整数を示し、Ｒ１は、同一又は異なって、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｘは、同一又は異なって、ハロゲン原子、または水素原子を示し、Ａｌはアルミニウム金属原子を示す。）
で表されるアルキルアルミニウム化合物を開環重合触媒として用いて、ラクチドの開環重合反応を行うことにより、少ない触媒量で短時間に重合反応が進行することを見出した。
また、開環重合触媒として、さらに、アルミニウム化合物（上記一般式（１）に記載のアルキルアルミニウム化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、およびカルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属化合物を用いることにより、一層、効率よくラクチドの開環重合反応が進行することを見出した。【００２０】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、以下のポリ乳酸の製造方法を提供する。
項１．
下記一般式（１）
Ｒ１ｎＡｌＸ３−ｎ  ・・・・・（１）
（式中、ｎは１〜３の整数を示し、Ｒ１は、同一又は異なって、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｘは、同一又は異なって、ハロゲン原子、または水素原子を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示す。）
で表されるアルキルアルミニウム化合物を開環重合触媒として用いて、ラクチドの開環重合反応を行う工程を含む、ポリ乳酸の製造方法。
項２．
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、およびジイソブチルアルミニウムハイドライドからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
項３．
開環重合触媒として、さらに、アルミニウム化合物（上記一般式（１）に記載のアルキルアルミニウム化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、およびカルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属化合物を用いる、項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
項４．
金属化合物が、下記一般式（２）で表される化合物、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表される化合物、下記一般式（５）で表される化合物、下記一般式（６）で表される化合物、及び下記一般式（７）で表される化合物
Ａｌ（ＯＲ２）３  ・・・・・（２）
Ｚｎ（ＯＲ３）２  ・・・・・（３）
Ｔｉ（ＯＲ４）４  ・・・・・（４）
Ｚｒ（ＯＲ５）４  ・・・・・（５）
Ｍｇ（ＯＲ６）２   ・・・・・（６）
Ｃａ（ＯＲ７）２   ・・・・・（７）
（式中、Ｒ２〜Ｒ７は、それぞれ、同一又は互いに異なって、炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、置換基を有していてよい１〜４個の環を有するアリール基、又は炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアシル基を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示し、Ｚｎは亜鉛原子を示し、Ｔｉはチタン原子を示し、Ｚｒはジルコニウム原子を示し、Ｍｇはマグネシウム原子を示し、Ｃａはカルシウム原子を示す。）
からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
項５．
金属化合物が、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリセカンダリーブトキサイド、アルミニウムトリエトキサイド、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、（アルキルアセトアセタト）アルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリフルオロアセチルアセトネート、アルミニウムトリラクテート；
ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、ジンクジアセテート、ジンクジメタクリレート、ジンクジラクテート；
ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）チタン、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、テトラステアリルオキシチタン、テトラメトキシチタン、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタン、ジイソプロポキシビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジイソプロポキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、ジ（２−エチルヘキソキシ）ビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジ−ノルマル−ブトキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、テトラアセチルアセトネートチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、項４に記載のポリ乳酸の製造方法。
項６．
金属化合物が、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムトリラクテート、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、およびテトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、項５に記載のポリ乳酸の製造方法。
項７．
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物の使用量が、ラクチド１００重量部に対して０．００００１〜１モル％である、項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
項８．
金属化合物の使用量が、ラクチド１００重量部に対して０．００００１〜１モル％である、項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
項９．
上記一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物の使用量が、金属化合物の使用量に対して、モル比で、０．１〜１０当量である、項３に記載のポリ乳酸の製造方法。
項１０．
ラクチドを溶融状態にして重合反応を行う、項１に記載のポリ乳酸の製造方法。
項１１．
反応温度を１００〜２００℃とする、項１０に記載のポリ乳酸の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のポリ乳酸の製造方法によれば、少ない触媒量で短時間に重合反応が進行し、高い生産効率で、実用上十分に高い分子量を有するポリ乳酸が得られる。また、反応時間が短いため、ポリマーの着色を押さえることができる。また、得られたポリ乳酸は、安全性、熱安定性に優れたものとなる。
以下、本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
アルキルアルミニウム化合物触媒
本発明において開環重合触媒として使用されるアルキルアルミニウム化合物は、下記一般式（１）
Ｒ１ｎＡｌＸ３−ｎ  ・・・（１）
（式中、ｎは１〜３の整数を示し、Ｒ１は、同一又は異なって、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示し、Ｘは、同一又は異なって、ハロゲン原子、または水素原子を示し、Ａｌはアルミニウム金属原子を示す。）
で表される化合物である。
一般式（１）中のＲ１で表されるアルキル基の炭素数は、１〜１０が好ましく、１〜８がより好ましく、１〜４がさらにより好ましい。また、一般式（１）中のＸで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子などが挙げられる。Ｘは塩素原子、または臭素原子が好ましい。ｎは３が好ましい。
【００２３】
一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物触媒としての具体例として、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、およびジイソブチルアルミニウムハイドライドなどが挙げられる。中でも、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルオクチルアルミニウム、およびジエチルアルミニウムクロライドが好ましく、トリエチルアルミニウムがより好ましい。
一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物触媒は、１種類を単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２４】
金属化合物触媒
本発明方法では、開環重合触媒として、上記一般式（１）のアルキルアルミニウム化合物に加えて、アルミニウム化合物（一般式（１）の化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、インジウム化合物、鉄化合物、コバルト化合物、ランタナム化合物、ネオジウム化合物、サマリウム化合物、イットリウム化合物、バナジウム化合物、マンガン化合物、ニッケル化合物、クロム化合物、および銅化合物などの金属化合物を用いることができる。金属化合物は、１種を単独で、または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
中でも、アルミニウム化合物（一般式（１）の化合物を除く）、亜鉛化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物が好ましい。
具体的には、下記一般式（２）
Ａｌ（ＯＲ２）３  ・・・・・（２）
（式中、Ｒ２は、同一又は互いに異なって、炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、置換基を有していてよい１〜４個の環を有するアリール基、又は炭素数１〜１２の直鎖もしくは分岐鎖状のアシル基を示し、Ａｌはアルミニウム原子を示す。）
で表されるアルミニウム化合物、下記一般式（３）
Ｚｎ（ＯＲ３）２  ・・・・・（３）
（式中、Ｒ３は、上記Ｒ２と同じであり、Ｚｎは亜鉛原子を示す。）
で表される亜鉛化合物、下記一般式（４）
Ｔｉ（ＯＲ４）４  ・・・・・（４）
（式中、Ｒ４は、上記Ｒ２と同じであり、Ｔｉはチタン原子を示す。）
で表されるチタン化合物、下記一般式（５）
Ｚｒ（ＯＲ５）４  ・・・・・（５）
（式中、Ｒ５は、上記Ｒ２と同じであり、Ｚｒはジルコニウム原子を示す。）
で表されるジルコニウム化合物、下記一般式（６）
Ｍｇ（ＯＲ６）２   ・・・・・（６）
（式中、Ｒ６は、上記Ｒ２と同じであり、Ｍｇはマグネシウム原子を示す。）
で表されるマグネシウム化合物、下記一般式（７）
Ｃａ（ＯＲ７）２   ・・・・・（７）
（式中、Ｒ７は、上記Ｒ２と同じであり、Ｃａはカルシウム原子を示す。）
で表されるカルシウム化合物が挙げられる。
特に、上記一般式（２）で表されるアルミニウム化合物、上記一般式（３）で表される亜鉛化合物、上記一般式（４）で表されるチタン化合物が好ましい。
アリール基を構成する環は、官能基全体として芳香族性を有する限り限定されず、代表例として、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。また、アリール基の環上に存在する置換基としては、例えば、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜８のアシル基、ハロゲン原子、アミノ基、水酸基、スルホニル基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、ビニル基、アリル基、イソシアノ基などが挙げられる。
【００２６】
一般式（２）のアルミニウム化合物として、具体的には、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリセカンダリーブトキサイド、アルミニウムトリエトキサイド、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、（アルキルアセトアセタト）アルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリフルオロアセチルアセトネート、およびアルミニウムトリラクテートなどを例示することができる。
中でも、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリセカンダリーブトキサイド、アルミニウムトリエトキサイド、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、アルミニウムトリフルオロアセチルアセトネート、およびアルミニウムトリラクテートが好ましく、アルミニウムトリイソプロポキサイド、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、およびアルミニウムトリラクテートがより好ましい。
【００２７】
一般式（３）の亜鉛化合物として、具体的には、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、ジンクジアセテート、ジンクジメタクリレート、およびジンクジラクテートなどを例示することができる。中でも、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））、ジンクジラクテートが好ましく、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））がより好ましい。
【００２８】
一般式（４）のチタン化合物として、具体的には、ジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）チタン、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、テトラステアリルオキシチタン、テトラメトキシチタン、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタン、ジイソプロポキシビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジイソプロポキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、ジ（２−エチルヘキソキシ）ビス（２−エチル−１，３−ヘキサンジオラト）チタン、ジ−ノルマル−ブトキシビス（トリエタノールアミナト）チタン、およびテトラアセチルアセトネートチタンなどを例示することができる。中でも、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン、ジイソプロポキシビス（アセチルアセトナト）チタンが好ましく、テトライソプロポキシチタン（IV）、テトラノルマルブトキシチタン、およびテトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタンがより好ましい。
【００２９】
一般式（５）のジルコニウム化合物として、具体的には、アセチルアセトントリブトキシジルコニウム、テトラノルマルブトキシジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート、テトラターシャリーブトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、およびテトラノルマルプロポキシジルコニウムを例示することができる。中でも、テトラノルマルブトキシジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート、テトラエトキシジルコニウム、およびテトラノルマルプロポキシジルコニウムが好ましい。
【００３０】
一般式（６）のマグネシウム化合物として、具体的には、マグネシウムジアセチルアセトネート、マグネシウムジターシャリーブトキサイド、マグネシウムジエトキサイド、マグネシウムジメトキサイド、およびマグネシウムジステアレートを例示することができる。中でも、マグネシウムジエトキサイド、およびマグネシウムジメトキサイドが好ましい。
【００３１】
一般式（７）のカルシウム化合物として、具体的には、カルシウムジアセチルアセトネート、カルシウムビス（２−エチルへキサノエート）、カルシウムジイソプロポキサイド、およびカルシウムジメトキサイドを例示することができる。中でも、カルシウムビス（２−エチルへキサノエート）が好ましい。
【００３２】
その他の金属化合物として、具体的には、インジウムアセチルアセトネート、インジウムアセテート、インジウムイソプロポキサイド、フェリックアセチルアセトネート、フェリックイソプロポキサイド、フェリック（２−エチルへキサノエート）、コバルト（II）アセテート、コバルト（III）アセチルアセトネート、コバルト（II）（２−エチルへキサノエート）、ランタナム（III）イソプロポキサイド、ネオジウム（III）イソプロポキサイド、サマリウムイソプロポキサイド（III）、イットリウム（III）イソプロポキサイド、バナジウムブトキサイド、マンガネーゼ（II）アセテート、マンガネーゼ（II）アセチルアセトネート、ニッケル（II）アセチルアセトネート、ニッケル（II）（２−エチルへキサノエート）、クロミウム（III）アセチルアセトネート、およびカッパー（II）アセチルアセトネートなどを例示することができる。
【００３３】
アルキルアルミニウム化合物触媒と金属化合物触媒との好ましい組み合わせ
アルキルアルミニウム化合物触媒と金属化合物触媒との好ましい組み合わせとして、以下の表１、表２に示す組合わせが挙げられる。
【００３４】
【表１】
2010087422.tif 000002
【００３５】
【表２】
2010087422.tif 000003
【００３６】
触媒の使用量
一般式（１）で表されるアルキルアルミニウム化合物触媒の使用量は、ラクチド使用量に対して、約０．００００１〜１モル％が好ましく、約０．００００５〜０．５モル％がより好ましく、約０．００１〜０．５モル％がさらにより好ましい。上記範囲であれば、十分な触媒活性が得られる。
また、上記の金属化合物触媒の使用量は、ラクチド使用量に対して、約０．００００１〜１モル％が好ましく、約０．００００５〜０．５モル％がより好ましく、約０．００１〜０．５モル％がさらにより好ましい。
アルキルアルミニウム化合物触媒と金属化合物触媒との使用比率は、モル比で、金属化合物触媒に対して、アルキルアルミニウム化合物触媒の使用量が、約０．１〜１０当量であるのが好ましく、約０．５〜５当量であるのがより好ましく、約１〜３当量であるのがさらにより好ましい。金属化合物触媒に対するアルキルアルミニウム化合物触媒の使用量が、上記下限値以上の場合は実用上十分な活性が得られる。また、上記上限値以下の場合は実用上十分な活性及び実用上十分に高分子量のポリ乳酸が得られる。
【００３７】
ラクチド
本発明で重合に使用できるラクチドとしては、Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、ｍｅｓｏ−ラクチド、ｒａｃ−ラクチドなどが挙げられる。ラクチドは、１種類を単独で、又は２種類以上を混合して用いることができる。また、ラクチドは合成乳酸又は発酵により得られた乳酸の何れを反応させることで得られたものであってもよい。
【００３８】
溶媒
本発明において、開環重合反応は無溶媒で行ってもよく、反応溶媒存在下で行ってもよい。反応溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族飽和炭化水素類；メチレンクロリド、クロロホルムなどの含ハロゲン炭化水素類；アセトン；１，４−ジオキサン；ジメチルホルムアミド；ジメチルスルホオキシドなどが挙げることができる。中でも、芳香族炭化水素類、及び脂肪族飽和炭化水素類が好ましく、トルエン、キシレン、ヘキサンがより好ましい。溶媒は、重合温度に応じて適宜選択すればよい。
溶媒は、１種類を単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
溶媒の使用量は、ラクチドの１００重量部に対して、約１００〜１０００重量部、好ましくは約１００〜８００重量部、より好ましくは約１００〜５００重量部とすることができる。
【００３９】
反応条件
ラクチドは、常温、常圧では固体状態であるが、通常、常圧下で９０℃以上に加熱すると一部または全体が溶融状態となる。開環重合反応時のラクチドの状態は特に限定されないが、反応の均一性が良い点で、溶融状態あるいは溶液状態であることが好ましい。
ラクチドを溶融状態で反応させる重合、即ち溶融重合は、実質的に溶媒を使用しなくても済むため同体積の反応槽を用いた場合により多くのポリマーを製造できる。また、反応終了後の溶媒の除去が実質的に不要である、溶液状態での重合に比べて反応速度が速いといった利点がある。但し、本発明において、溶融重合は、ラクチドの１００重量部に対して約１０重量部以下の溶媒を使用することを排除しない。
一方、溶液状態での重合は、低温での重合が可能となるため、熱的に不安定な触媒や添加物の存在下に重合を行うことができるという利点がある。
【００４０】
反応温度は、通常、約４０〜２００℃とすればよい。溶融重合の場合、ラクチドが溶融する９０℃以上であればよいが、約１００〜２００℃が好ましく、約１４０〜２００℃がより好ましく、約１４０〜１８０℃がさらにより好ましい。溶融重合において、溶媒を用いる場合は、反応温度は溶媒の沸点より低い温度とすればよい。上記温度範囲であれば、効率よく反応が進行するとともに、熱によるポリマーの変色を回避できる。また、溶液重合の場合は、約４０℃以上が好ましく、約６０℃以上がより好ましい。上記温度範囲であれば、効率よく反応が進行する。溶液重合の反応温度の上限は、溶媒の沸点より低い温度とすればよい。
反応時間は、通常、約１〜１２０分間とすればよい。
重合反応は、通常、撹拌下で行えばよい。
【００４１】
反応に用いる各成分の混合順序は特に限定されないが、例えば、ラクチド、場合により溶媒、アルキルアルミニウム化合物触媒、及び場合により金属化合物触媒、を同時に反応容器中に添加し、反応を行うことができる。溶融重合においては、反応の均一性を良くするために、ラクチドを反応容器中に添加し、加熱によりラクチドが溶融状態になった時点で、アルキルアルミニウム化合物触媒、及び場合により金属化合物触媒を添加することが好ましい。また、金属化合物触媒を用いる場合、操作を簡便にするためには、ラクチドと金属化合物触媒とを反応容器中に添加し、加熱によりラクチドが溶融状態になった時点で、アルキルアルミニウム化合物触媒を添加することが好ましい。
【００４２】
得られるポリ乳酸
上記説明した本発明方法により得られるポリ乳酸の重量平均分子量は、通常、約５万〜５０万である。また、得られるポリ乳酸の色は、通常、着色のない白色、ないしは淡黄色である。
本発明の製造方法で得られたポリ乳酸は、用途に応じて適宜必要な添加剤を加えて、ポリ乳酸組成物として用いてもよい。ポリ乳酸組成物としては、具体的には、本発明方法で得られたポリ乳酸と、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、滑剤、離形剤、各種フィラー、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤、充填剤、抗菌剤、抗かび剤、核形成剤、染料、顔料のような着色剤などの添加剤とを含む組成物が挙げられる。添加剤は、１種類を単独で又は２種類以上を組合わせて使用できる。
【００４３】
本発明の製造方法で得られたポリ乳酸を用いて、射出成形品、押出成形品、真空又は圧空成形品、ブロー成形品、フィルム、シート不織布、繊維、布、他の材料との複合体を製造することができる。また、成形品は、農業用資材、漁業用資材、土木又は建築用資材、文具、医療用品などの用途の成形品とすることができる。成形は常法により行うことができる。
【００４４】
実施例
以下、本発明を、実施例を挙げてより詳細に説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
［実施例１］
Ｌ−ラクチド１０．０ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）、回転子をシュレンク管に入れ、１時間真空乾燥、窒素置換を行った後、窒素雰囲気下で１４０℃に加熱し、Ｌ−ラクチドが溶融したことを確認し、アルキルアルミニウム化合物触媒として１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液３１μＬ（３４μｍｏｌ）を加え、重合反応を１４０℃で１０分間行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００４６】
［実施例２］
１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液３１μＬ（３４μｍｏｌ）に代えて、１Ｍトリメチルアルミニウム／ヘキサン溶液３４μＬ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００４７】
［実施例３］
１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液３１μＬ（３４μｍｏｌ）に代えて、１Ｍトリイソブチルアルミニウム／ヘキサン溶液３４μＬ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００４８】
［実施例４］
１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液３１μＬ（３４μｍｏｌ）に代えて、１Ｍトリノルマルオクチルアルミニウム／ヘキサン溶液３４μＬ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００４９】
［実施例５］
１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液３１μＬ（３４μｍｏｌ）に代えて、１Ｍジエチルアルミニウムクロライド／ヘキサン溶液３４μＬ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５０】
［実施例６］
Ｌ−ラクチド１０．０ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）、金属化合物触媒としてアルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）、回転子をシュレンク菅に入れ、１時間真空乾燥、窒素置換を行った後、窒素雰囲気下で１４０℃に加熱し、Ｌ−ラクチドの溶融を確認し、アルキルアルミニウム化合物触媒として１５ｗｔ％トリエチルアルミニウム／トルエン溶液４５μＬ（５０μｍｏｌ）を加え、重合反応を１０分間行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５１】
［実施例７］
アルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）１１ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例６と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５２】
［実施例８］
アルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）１４ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例６と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５３】
［実施例９］
アルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリＬ−ラクテート１０ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例６と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５４】
［実施例１０］
アルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））９ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例６と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５５】
［実施例１１］
アルミニウムトリイソプロポキサイド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、テトライソプロポキシチタン（IV）１０ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、実施例６と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底にほぼ白色の重合体が生成した。
【００５６】
［比較例１］
Ｌ−ラクチド１０．０ｇ（６９．４ｍｍｏｌ）、アルミニウムトリイソプロポキシド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）、回転子をシュレンク管に入れ、１時間真空乾燥、窒素置換を行った後、窒素雰囲気下で１４０℃に加熱し、Ｌ−ラクチドの溶融したことを確認し、重合反応を２４時間行った。シュレンク管底に白色固体（ラクチド）が析出した。
【００５７】
［比較例２］
アルミニウムトリイソプロポキシド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）１１ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、比較例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底に重合体が生成した。
【００５８】
［比較例３］
アルミニウムトリイソプロポキシド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）１４ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、比較例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底に重合体が生成した。
【００５９】
［比較例４］
アルミニウムトリイソプロポキシド７ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、アルミニウムトリＬ−ラクテート１０ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用いた点を除いて、比較例１と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底に白色固体（ラクチド）が析出した。
【００６０】
［比較例５］
アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）１１ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、ジンクアセチルアセトネート（ビス（２，４−ペンタジオナト）亜鉛（II））９ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用い、３０分間反応を行った点を除いて、比較例２と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底に黄色の重合体が生成した。
【００６１】
［比較例６］
アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）１１ｍｇ（３４μｍｏｌ）に代えて、テトライソプロポキシチタン（IV）１０ｍｇ（３４μｍｏｌ）を用い、３０分間反応を行った点を除いて、比較例２と同様の手順で重合反応を行った。シュレンク管底に茶色の重合体が生成した。
【００６２】
重合体の評価
各例で得られた重合体を放冷した後、クロロホルム１００ｍＬに溶解させ、メタノール１Ｌ中に、重合体のクロロホルム溶液を滴下しポリマーを沈殿させ回収し、６０℃で３時間真空乾燥し、重量を測定して収量（収率）を求めた。また、得られた重合体は、テトラヒドロフランに溶解し、島津ゲルパーミエーションクロマトグラフィーシステムを用いて、標準ポリスチレン換算で重量平均分子量を算出した。これらの評価結果を以下の表３に示す。
【００６３】
【表３】
2010087422.tif 000004
【００６４】
表３から明らかなように、アルキルアルムニウム化合物触媒を用いた実施例１〜１１では、１０分間という短時間の反応で、高分子量のポリ乳酸が高収率で得られた。中でも、アルキルアルムニウム化合物触媒に加えて、金属化合物触媒を用いた実施例６〜１１は、アルキルアルムニウム化合物触媒のみ用いた実施例１〜５に比べて、同じ反応時間内に、一層高分子量のポリ乳酸が一層高収率で得られた。
これに対し、アルキルアルムニウム化合物触媒を用いなかった比較例１〜６では、重合速度が極めて遅く、２４時間経ってもポリマーが得られないか、またはポリマーが得られても、その収率や分子量が低いことが分かる。また、重合完了までに長時間を要するため、ポリ乳酸の変色が懸念され、実際に比較例６で得られたポリ乳酸は、著しく褐色に変色し、実用的なものではなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の製造方法を用いれば、衣料用、日用生活用、医薬品材料用、医療材料用、および農業、漁業、建築、土木などの産業資材用などに有効なポリ乳酸を、効率よく、かつグリーン触媒を用いて製造できる。従って、本発明は、産業、および環境問題の解決に大きく寄与する。
【国際調査報告】
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