(57)【要約】  本発明の目的は、グリコリドの生成速度を十分に高めることができるグリコリドの製造方法を提供することである。本発明のグリコリドの製造方法は、金属チタンをグリコール酸水溶液に添加する工程と、前記金属チタンが添加されたグリコール酸水溶液に含まれるグリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程と、前記グリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る工程とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属チタンをグリコール酸水溶液に添加する工程と、
前記金属チタンが添加されたグリコール酸水溶液に含まれるグリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程と、
前記グリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る工程と、を含む、グリコリドの製造方法。
【請求項２】
前記金属チタンの添加量は、前記グリコール酸の全質量に対して１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項３】
前記金属チタンは、チタン粉である、請求項１または２に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項４】
前記チタン粉の平均粒子径は、１００μｍ以下である、請求項３に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項５】
脱水重縮合温度は、５０℃以上３００℃以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項６】
前記解重合は、有機溶媒中で行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項７】
前記有機溶媒は、下記式（１）で表されるポリアルキレングリコールエーテルを含む、請求項６に記載のグリコリドの製造方法。
【化１】
2019181516.tif 000008
（式（１）中、
Ｒは、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表わし、
ＸおよびＹは、それぞれ独立して、炭素数２〜２０のアルキル基またはアリール基を表し、
ｐは、１〜５の整数を表し、
ｐが２以上の場合、複数のＲは、それぞれ同一でも異なってもよい。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリコリドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリグリコール酸は、生分解性、ガスバリア性、強度などに優れた樹脂材料であり、縫合糸や人工皮膚などの医療用高分子材料、ボトル、フィルムなどの包装材料、射出成形品、繊維、蒸着フィルム、釣糸などの各種工業製品の樹脂材料などの広い技術分野で用いられている。【０００３】
このようなポリグリコール酸は、用途によっては、高い重合度を有することが求められる。高重合度のポリグリコール酸は、グリコリドを開環重合させる方法によって製造することができる。また、ポリグリコール酸の生産コストの低減が求められており、原料であるグリコリドの量産化、すなわち、グリコリドを高い生成速度で製造できることが求められている。【０００４】
グリコリドは、１）グリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程（脱水重縮合工程）、および２）得られたグリコール酸オリゴマーを解重合させる工程（解重合工程）を経て製造されうる。【０００５】
そして、グリコリドを高収率または効率的に製造する方法として、例えばグリコール酸オリゴマーの解重合反応を、触媒としてオクチル酸スズの存在下で行う方法（例えば特許文献１）や、グリコール酸オリゴマーの解重合反応を、触媒としてチタンアルコキシド（Ｔｉ（ＯＨ）４）を溶解させたメトキシエタノール溶液の存在下で行う方法（例えば特許文献２）などが提案されている。【０００６】
また、チタン製の反応容器内で、７０％グリコール酸水溶液を１５０℃まで徐々に加熱しながら脱水重縮合を行った後、得られたグリコール酸オリゴマーを減圧下で加熱して、固相解重合させる方法が知られている（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１４５３４５号公報
【特許文献２】特表２０１３−５３５４３３号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および２で示されるグリコリドの製造方法では、グリコリドの生成速度は十分ではなかった。また、特許文献３に示されるグリコリドの製造方法では、良好にグリコリドを製造することができるものの、高重合度のポリグリコール酸の生産コストを低減させる観点では、原料となるグリコリドの生産速度のさらなる向上が求められている。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、グリコリドの生成速度を十分に高めることができるグリコリドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のグリコリドの製造方法は、金属チタンをグリコール酸水溶液に添加する工程と、前記金属チタンが添加されたグリコール酸水溶液に含まれるグリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程と、前記グリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、グリコリドの生成速度を十分に高めることができるグリコリドの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、触媒として、金属チタンを添加することに着目した。グリコリドの生成速度を高めるためには、触媒は、通常、解重合工程で添加することが一般的である。解重合工程は、安定かつ大量にグリコリドの生成が可能である点から、好ましくは有機溶媒中で行われる。しかしながら、金属チタンを解重合工程で添加しても、金属チタンを有機溶媒に溶解させることはできず、有効に作用させることはできなかった。
【００１３】
これに対し、本発明では、金属チタンを、脱水重縮合工程で用いられるグリコール酸水溶液に添加する。金属チタンは、通常、水溶液には溶解しないが、グリコール酸水溶液はｐＨが低いことから、金属チタンをグリコール酸水溶液に良好に溶解させてチタンイオンを含むグリコール酸水溶液を得ることができる。一方、たとえば特許文献２に記載のチタンアルコキシドやチタンのカルボン酸塩など、従来のチタン系触媒をグリコール酸水溶液に添加すると、チタン系触媒が加水分解して沈殿してしまい、触媒として機能しない。
本発明では、溶出したチタンイオンを含むグリコール酸水溶液を用いて脱水重縮合工程を行うことで、当該チタンイオンの触媒作用により、脱水重縮合反応の速度を高めることができると考えられる。また、当該チタンイオンは、チタンのカルボン酸塩やチタンアルコキシドなどの従来のチタン系触媒とは異なり、配位子の影響を受けないため、得られるグリコール酸オリゴマー中に高度に分散しやすいと考えられる。そのようなグリコール酸オリゴマーを用いて解重合工程を行うことで、当該チタンイオンの触媒作用により、解重合反応の速度を効果的に高めることができると考えられる。特に、金属チタンをグリコール酸水溶液に添加してグリコール酸オリゴマー中に供給することで、高活性な状態のチタン（チタンイオン）をグリコール酸オリゴマー中に供給することができる。これらの結果、少ない添加量でも、触媒としての作用が得られやすく、グリコリドの生成速度を飛躍的に高めることができると考えられる。
【００１４】
また、金属チタンの添加は、「少なくとも内側の表面がチタンまたはその合金で構成された反応容器内でグリコール酸水溶液を加熱し、沸点未満の温度で維持すること」によって行うこともできる。それにより、グリコリドの生成速度が飛躍的に高めることもできる。
【００１５】
その理由は、以下のように考えられる。すなわち、グリコール酸水溶液のｐＨは低いことから、グリコール酸水溶液を沸点未満の温度で維持する間に、上記反応容器の内側の表面から、チタンがグリコール酸水溶液中に溶出する。このように、溶出したチタンイオンを含むグリコール酸水溶液を用いて脱水重縮合工程を行うことで、当該チタンイオンの触媒作用により、脱水重縮合反応の速度が高められると考えられる。また、得られるグリコール酸オリゴマー中にもチタンイオンが良好に分散しうる。そのようなグリコール酸オリゴマーを用いて解重合工程を行うことで、当該チタンイオンの触媒作用により、解重合反応の速度も高められると考えられる。これらの結果、グリコリドの生成速度が飛躍的に高められると考えられる。
【００１６】
このように、反応容器から溶出したチタンイオンは、グリコール酸水溶液や生成するグリコール酸オリゴマーに対して良好に分散しやすいため、触媒作用が効果的に得られやすい。
【００１７】
１．グリコリドの製造方法
本発明のグリコリドの製造方法は、１）金属チタンをグリコール酸水溶液に添加する工程（金属チタン添加工程）、２）金属チタンが添加されたグリコール酸水溶液に含まれるグリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程（脱水重縮合工程）、および３）得られたグリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る工程（解重合工程）を含む。
【００１８】
１）の工程（金属チタン添加工程）について
金属チタンを、グリコール酸水溶液に添加する。それにより、金属チタンの少なくとも一部を、グリコール酸水溶液に溶解させる。
【００１９】
グリコール酸水溶液は、グリコール酸を含む水溶液である。グリコール酸は、エステル（例えば低級アルキルエステル）や塩（例えばナトリウム塩）などであってもよい。
【００２０】
グリコール酸の含有量は、グリコール酸水溶液の全質量に対して、例えば１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であることがより好ましい。
【００２１】
金属チタンは、チタン以外の他の成分を含みうるチタンであるが、チタン以外の成分による不必要な反応を抑制する観点では、他の成分の含有量が１０質量％以下のチタンであることが好ましい。金属チタンの形態は、反応器内に投入できる形態であればよく、粉状であってもよいし、板状であってもよいし、針金状（リール状に巻かれたものなど）であってもよいし、塊状であってもよい。中でも、グリコール酸水溶液中へ均一に分散させやすくする観点では、金属チタンは、粉状、すなわち、チタン粉であることが好ましい。
【００２２】
チタン粉の平均粒子径は、特に制限されないが、例えばグリコール酸水溶液中へ均一に分散させやすくする観点では、１００μｍ以下、具体的には１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。チタン粉の平均粒子径は、粒度径分布測定装置により体積平均の粒度分布の算術平均として測定することができる。
【００２３】
金属チタンの添加量は、特に制限されないが、２）の工程で生成するグリコール酸オリゴマーの全質量に対する量が後述する範囲となるように調整されることが好ましい。具体的には、金属チタンの添加量は、グリコール酸の全質量に対して１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。金属チタンの添加量が一定以上であると、グリコール酸の脱水重縮合反応や、グリコール酸オリゴマーの解重合反応の速度を高めやすく、結果として、グリコリドの生成速度を高めやすいが、多すぎると副反応が増加する傾向がある。金属チタンの添加量が一定以下であると、金属チタンの溶け残りを低減しやすく、回収コストを低減しやすいが、少なすぎると触媒効果が得られにくい。
【００２４】
金属チタンの添加は、金属チタンを均一に溶解させやすくする観点から、グリコール酸水溶液を加熱しながら行ってもよい。同様の観点から、金属チタンの添加は、グリコール酸水溶液を攪拌しながら行ってもよい。
【００２５】
本工程は、２）の工程の前に行ってもよいし、２）の工程と同時に行ってもよい。
【００２６】
また、金属チタンの添加は、上記実施の形態に限らず、１）の工程（金属チタン添加工程）に代えて、１’）少なくとも内側の表面がチタンまたはその合金で構成された反応容器にグリコール酸水溶液を入れて加熱し、そのときの沸点未満の温度で維持する工程（加熱保温工程）によって行うこともできる。
【００２７】
１’）の工程（加熱保温工程）について
まず、少なくとも内側の表面がチタンまたはその合金で構成された反応容器に、グリコール酸水溶液を入れる。
【００２８】
少なくとも内側の表面がチタンまたはその合金で構成された反応容器は、チタンまたはその合金製の反応容器であってもよいし、ステンレス製などの他の金属製の反応容器の内側の表面が、チタンまたはその合金からなる層で覆われたものであってもよい。中でも、チタンによる触媒作用を発現しやすくする観点では、チタンとチタン合金とでは、チタンが好ましく、チタン製の反応容器、または、他の金属製の反応容器の内側の表面がチタン層で覆われたものが好ましい。さらに、長時間の加熱保温に耐えうる観点では、チタン製の反応容器がより好ましい。
【００２９】
グリコール酸水溶液は、グリコール酸を含む水溶液である。グリコール酸は、エステル（例えば低級アルキルエステル）や塩（例えばナトリウム塩）などであってもよい。
【００３０】
グリコール酸の含有量は、グリコール酸水溶液の全質量に対して、例えば１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であることがより好ましい。
【００３１】
グリコール酸水溶液は、高純度のグリコリドを得やすくする観点では、有機物や金属イオンなどの不純物の含量が少ない精製品（高純度グレード）を用いることが好ましい。
【００３２】
次いで、上記反応容器に入れたグリコール酸水溶液を加熱して、そのときの沸点未満の温度で維持する。具体的には、グリコール酸水溶液を沸点まで加熱した後、そのときの沸点未満の温度で維持することが好ましい。それにより、上記反応容器の内側の表面から、グリコール酸水溶液中にチタンを適度に溶出させることができる。
【００３３】
「そのときの沸点」とは、加熱された状態（加熱後）のグリコール酸水溶液の沸点を示す。すなわち、グリコール酸水溶液の沸点は、グリコール酸の含有量（濃度）によって変化する。例えば、７０質量％グリコール酸水溶液の沸点は１１５℃であるが、１１５℃まで加熱した後、さらに加熱を続けると、グリコール酸の含有量（濃度）が徐々に高くなり、それに伴い、グリコール酸水溶液の沸点も（１１５℃よりも）徐々に高くなる。したがって、例えば７０質量％グリコール酸水溶液の場合、グリコール酸水溶液を１１５℃まで加熱した後に、１１５℃で維持するステップは、沸点未満の温度で維持するステップに該当する。
【００３４】
すなわち、加熱する前のグリコール酸水溶液の沸点をＴｂｂ（℃）、Ｔｂｂ（℃）まで加熱した後のグリコール酸水溶液の沸点をＴｂａ（℃）としたとき、Ｔｂａ（℃）＞Ｔｂｂ（℃）となる。したがって、「そのときの沸点」とは、好ましくはＴｂｂ（℃）まで加熱した後のグリコール酸水溶液の沸点Ｔｂａ（℃）であり、「そのときの沸点未満に維持する」とは、好ましくはグリコール酸水溶液をＴｂｂ（℃）以下の温度（Ｔｂａ（℃）未満の温度）で維持することである。
【００３５】
沸点未満の温度で維持する工程は、グリコール酸水溶液中にチタンが適度に溶出する程度に行うことが好ましい。具体的には、沸点未満の温度で維持する工程は、グリコール酸水溶液中のチタンの溶出量が、グリコール酸の全質量に対して１０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下となるように行うことが好ましい。グリコール酸水溶液へのチタンの溶出量は、主に、グリコール酸水溶液の温度や時間によって調整することができる。グリコール酸水溶液へのチタンの溶出量は、グリコール酸水溶液の温度が高いほど多く、沸点未満の温度で維持する工程の時間が長いほど多くなる。
【００３６】
沸点未満の温度で維持する際の温度（加熱保温温度）は、上記反応容器からグリコール酸水溶液中に適量のチタンが溶出する程度（例えば、チタンの溶出量が、グリコール酸の全質量に対して上記範囲となる程度、あるいは生成するグリコール酸オリゴマーの全質量に対して上記範囲となる程度）であればよく、沸点未満の温度で維持する時間（加熱保温時間）にもよるが、加熱前のグリコール酸水溶液の沸点をＴｂｂ（℃）としたとき、（Ｔｂｂ−６５）℃以上Ｔｂｂ℃以下であることが好ましく、（Ｔｂｂ−３０）℃以上（Ｔｂｂ−１０）℃以下であることがより好ましい。具体的には、５０℃以上１３０℃以下であることが好ましく、８０℃以上１１０℃以下であることがより好ましい。
【００３７】
沸点未満の温度で維持する際の温度（加熱保温温度）は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。上記反応容器からのチタンの溶出量を調整しやすい観点では、沸点未満の温度（加熱保温温度）は、一定であることが好ましい。
【００３８】
沸点未満の温度で維持する時間（加熱保温時間）は、上記反応容器からグリコール酸水溶液中に適量のチタンが溶出する程度（例えば、チタンの溶出量が、グリコール酸の全質量に対して上記範囲となる程度、あるいは生成するグリコール酸オリゴマーの全質量に対して上記範囲となる程度）であればよく、グリコール酸水溶液の濃度や温度にもよるが、例えば１２時間以上であることが好ましく、２４時間以上であることがより好ましい。沸点未満の温度で維持する時間（加熱保温時間）が少なくとも１２時間であれば、チタンの溶出量は、通常、グリコール酸に対して５０ｐｐｍ以上となりやすい。沸点未満の温度で維持する時間（加熱保温時間）の上限は、特に制限されないが、例えば２５０時間でありうる。
【００３９】
また、沸点未満の温度で維持する工程は、上記反応容器からグリコール酸水溶液中にチタンを良好に溶出させやすくする観点では、グリコール酸水溶液を回流させながら、沸点未満の温度で維持することが好ましい。
【００４０】
グリコール酸水溶液を回流させる方法は、特に限定されず、撹拌や循環などの方法を採用できる。撹拌する場合、攪拌速度は気泡が混入しない程度であれば、特に制限されない。
【００４１】
なお、本工程は、１）の工程に代えて行ってもよいし、１）の工程と組み合わせて行ってもよい。本工程と１）の工程とを組み合わせて行う場合、順序は問わない。
【００４２】
２）の工程（脱水重縮合工程）について
前述の１）の工程または１’）の工程で得られたグリコール酸水溶液を加熱し、グリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る。具体的には、グリコール酸水溶液を、水、アルコールなどの低分子量物の留出が実質的になくなるまで加熱し、グリコール酸を重縮合させる。
【００４３】
脱水重縮合反応時の加熱温度（脱水重縮合温度）は、５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上２５０℃以下であることがより好ましく、１４０℃以上２３０℃以下であることがさらに好ましい。
【００４４】
１’）の工程を行った場合、脱水重縮合反応は、１’）の工程と同じ反応容器内で行ってもよいし、異なる反応容器内で行ってもよい。１’）の工程でチタンの溶出量をより正確に調整しやすくする観点では、１）の工程とは異なる反応容器内で行うことが好ましい。
【００４５】
脱水重縮合反応の終了後、生成したグリコール酸オリゴマーは、後述の３）の工程（解重合工程）の原料としてそのまま用いることができる。
【００４６】
得られるグリコール酸オリゴマーは、前述の１）の工程で溶解させたチタンイオンまたは１’）の工程で上記反応容器から溶出したチタンを含む。グリコール酸オリゴマーにチタンが含まれるかどうかは、例えばイオンクロマトグラフィー（ＩＣ）、ＩＣＰ発光分光分析法、吸光光度分析などによって確認することができる。
【００４７】
得られるグリコール酸オリゴマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、グリコリドの収率の観点から、１０００以上１０００００以下であることが好ましく、１００００以上１０００００以下であることがより好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することができる。
【００４８】
得られるグリコール酸オリゴマーの融点（Ｔｍ）は、解重合反応の際のグリコリドの収率の観点から、例えば１４０℃以上であることが好ましく、１６０℃以上であることがより好ましく、１８０℃以上であることがさらに好ましい。グリコール酸オリゴマーの融点（Ｔｍ）の上限値は、例えば２２０℃である。グリコール酸オリゴマーの融点（Ｔｍ）は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下、１０℃／分の速度で昇温した際の吸熱ピーク温度として測定することができる。
【００４９】
３）の工程（解重合工程）について
前述の２）の工程で得られたグリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る。
【００５０】
解重合は、固相解重合、溶融解重合、溶液解重合のいずれであってもよいが、グリコリドを安定かつ大量に生成可能である観点から、溶液解重合であることが好ましい。すなわち、有機溶媒中でグリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得ることが好ましい。
【００５１】
まず、グリコール酸オリゴマーを後述する有機溶媒に添加し、常圧下または減圧下で加熱して、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒に溶解させる。
【００５２】
（有機溶媒）
有機溶媒は、解重合反応温度を適度に高くし、グリコリドの生成速度を高めやすくする観点から、沸点が２３０℃以上４５０℃以下、好ましくは２３５℃以上４５０℃以下、より好ましくは２５５℃以上４３０℃以下、さらに好ましくは２８０℃以上４２０℃以下の高沸点の有機溶媒を含むことが好ましい。
【００５３】
そのような高沸点の有機溶媒の例には、芳香族ジカルボン酸ジエステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族ジカルボン酸ジエステル、ポリアルキレングリコールジエーテル、芳香族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルエステル、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルエステル、ポリアルキレングリコールジエステル、芳香族リン酸エステルなどが含まれる。これらの中でも、芳香族ジカルボン酸ジエステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族ジカルボン酸ジエステル、およびポリアルキレングリコールジエーテルが好ましく、熱劣化を生じにくい観点などから、ポリアルキレングリコールジエーテルがより好ましい。
【００５４】
ポリアルキレングリコールジエーテルとしては、下記式（１）で表されるポリアルキレングリコールジエーテルが好ましい。
【化１】
2019181516.tif 000002
【００５５】
式（１）において、Ｒは、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。ＸおよびＹは、それぞれ炭素数２〜２０のアルキル基またはアリール基を表す。ｐは、１〜５の整数を表す。ｐが２以上の場合、複数のＲは、互いに同一でも異なってもよい。
【００５６】
ポリアルキレングリコールジエーテルの例には、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアルキルアリールエーテル、およびポリアルキレングリコールジアリールエーテルなどが含まれる。
【００５７】
ポリアルキレングリコールジアルキルエーテルの例には、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジオクチルエーテル、ジエチレングリコールブチル２−クロロフェニルエーテル、ジエチレングリコールブチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールブチルオクチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルオクチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル；トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジオクチルエーテル、トリエチレングリコールブチルオクチルエーテル、トリエチレングリコールブチルデシルエーテル、トリエチレングリコールブチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールヘキシルオクチルエーテルなどのトリエチレングリコールジアルキルエーテル；テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジプロピルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジオクチルエーテル、テトラエチレングリコールブチルヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールブチルオクチルエーテル、テトラエチレングリコールヘキシルオクチルエーテルなどのポリエチレングリコールジアルキルエーテルなどのテトラエチレングリコールジアルキルエーテル；これらのポリアルキレングリコールジアルキルエーテルにおいて、エチレンオキシ基をプロピレンオキシ基に代えたポリプロピレングリコールジアルキルエーテル、エチレンオキシ基をブチレンオキシ基に代えたポリブチレングリコールジアルキルエーテルなどが含まれる。
【００５８】
ポリアルキレングリコールアルキルアリールエーテルの例には、ジエチレングリコールブチルフェニルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルフェニルエーテル、ジエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、トリエチレングリコールブチルフェニルエーテル、トリエチレングリコールヘキシルフェニルエーテル、トリエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、テトラエチレングリコールブチルフェニルエーテル、テトラエチレングリコールヘキシルフェニルエーテル、テトラエチレングリコールオクチルフェニルエーテル、およびこれらの化合物のフェニル基上の水素原子の一部がアルキル、アルコキシ、またはハロゲン原子で置換されたポリエチレングリコールアルキルアリールエーテル；これらのポリアルキレングリコールアルキルアリールエーテルにおいて、エチレンオキシ基をプロピレンオキシ基に代えたポリプロピレングリコールアルキルアリールエーテル、エチレンオキシ基をブチレンオキシ基に代えたポリブチレングリコールアルキルアリールエーテルなどが含まれる。
【００５９】
ポリアルキレングリコールジアリールエーテルの例には、ジエチレングリコールジフェニルエーテル、トリエチレングリコールジフェニルエーテル、テトラエチレングリコールジフェニルエーテルまたはこれらの化合物のフェニル基上の水素原子の一部がアルキル、アルコキシまたはハロゲン原子で置換されたポリエチレングリコールジアリールエーテル；これらのポリアルキレングリコールジアリールエーテルにおいて、エチレンオキシ基をプロピレンオキシ基に代えたポリプロピレングリコールジアリールエーテル、エチレンオキシ基をブチレンオキシ基に代えたポリブチレングリコールジアリールエーテルなどが含まれる。
【００６０】
中でも、熱劣化を生じにくいなどの観点から、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテルが好ましく、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルオクチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチル２−クロロフェニルエーテルがより好ましく、グリコリドの回収率の観点などから、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルオクチルエーテルがさらに好ましい。
【００６１】
有機溶媒の添加量は、グリコール酸オリゴマー１００質量部に対して、例えば３０〜５０００質量部であることが好ましく、５０〜２０００質量部であることがより好ましく、１００〜１０００質量部であることがさらに好ましい。
【００６２】
また、グリコール酸オリゴマーの有機溶媒に対する溶解性を高めるために、必要に応じて可溶化剤をさらに添加してもよい。
【００６３】
（可溶化剤）
可溶化剤は、沸点が１８０℃以上の、一価アルコール類、多価アルコール類、フェノール類、一価脂肪族カルボン酸類、多価脂肪族カルボン酸類、脂肪族アミド類、脂肪族イミド類またはスルホン酸類などの非塩基性有機化合物であることが好ましい。中でも、可溶化剤としての効果が得られやすい観点では、一価アルコール類および多価アルコール類が好ましい。
【００６４】
一価または多価アルコール類の沸点は、２００℃以上であることが好ましく、２３０℃以上であることがより好ましく、２５０℃以上であることが特に好ましい。
【００６５】
そのような一価アルコール類は、下記式（２）で表されるポリアルキレングリコールモノエーテルであることが好ましい。
【化２】
2019181516.tif 000003
【００６６】
式（２）において、Ｒ１は、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。Ｘ１は、炭化水素基を表す。炭化水素基は、好ましくはアルキル基である。ｑは、１以上の整数を表す。ｑが２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一でも異なってもよい。
【００６７】
ポリアルキレングリコールモノエーテルの例には、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクチルエーテル、ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテルなどのポリエチレングリコールモノエーテル；これらのポリエチレングリコールモノエーテルにおいて、エチレンオキシ基をプロピレンオキシ基に代えたポリプロピレングリコールモノエーテル、エチレンオキシ基をブチレンオキシ基に代えたポリブチレングリコールモノエーテルなどが含まれる。これらの中でも、エーテル基に含まれるアルキル基の炭素数が１〜１８、好ましくは６〜１８のポリアルキレングリコールモノエーテルが好ましく、トリエチレングリコールモノオクチルエーテルなどのポリエチレングリコールモノアルキルエーテルがより好ましい。
【００６８】
ポリアルキレングリコールモノエーテルは、グリコール酸オリゴマーの溶解性を高めうるので、これを可溶化剤として用いることで、グリコール酸オリゴマーの解重合反応がより迅速に進みやすい。
【００６９】
多価アルコール類としては、下記式（３）で表されるポリアルキレングリコールが好ましい。
【化３】
2019181516.tif 000004
【００７０】
式（３）において、Ｒ２は、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。ｒは、１以上の整数を表す。ｒが２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一でも異なってもよい。
【００７１】
ポリアルキレングリコールの例には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどが含まれる。
【００７２】
可溶化剤の添加量は、グリコール酸オリゴマー１００質量部に対して０．１〜５００質量部であることが好ましく、１〜３００質量部であることがより好ましい。可溶化剤の添加量が一定以上であると、グリコール酸オリゴマーの有機溶媒への溶解性を十分に高めやすく、一定以下であると、可溶化剤の回収に要するコストを低減しうる。
【００７３】
次いで、得られた溶液を、常圧下または減圧下で加熱しながら、グリコール酸オリゴマーを解重合させる。
【００７４】
解重合反応時の加熱温度（解重合温度）は、グリコール酸オリゴマーの解重合が起こる温度以上であればよく、減圧度や高沸点の有機溶媒の種類などにもよるが、一般的に、２００℃以上であり、２００℃以上３５０℃以下であることが好ましく、２１０℃以上３１０℃以下であることがより好ましく、２２０℃以上３００℃以下であることがさらに好ましく、２３０℃以上２９０℃以下であることがさらに好ましい。
【００７５】
解重合反応時の加熱は、常圧下または減圧下で行うが、０．１ｋＰａ以上９０ｋＰａの減圧下で行うことが好ましい。圧力が低いほど、解重合反応温度が下がるため、加熱温度を低くしやすく、溶媒の回収率が高くなるからである。減圧度は、１ｋＰａ以上６０ｋＰａ以下であることが好ましく、１．５ｋＰａ以上４０ｋＰａ以下であることがより好ましく、２ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下であることが特に好ましい。
【００７６】
次いで、生成したグリコリドを、有機溶媒とともに解重合反応系外に留出させる。生成したグリコリドが有機溶媒と共に留出することで、反応容器やラインの壁面にグリコリドが付着して蓄積するのを防ぐことができる。
【００７７】
そして、得られた留出物からグリコリドを回収する。具体的には、留出物を冷却し、相分離させて、グリコリドを析出させる。析出したグリコリドを、母液から濾別、遠心沈降、デカンテーションなどの方法で分離し、回収する。
【００７８】
グリコリドを分離した母液は、精製することなく、そのままリサイクル使用してもよいし、活性炭などで処理して濾別精製するか、または再蒸留して精製した後、リサイクル使用してもよい。
【００７９】
グリコリドを有機溶媒と共に留出させると、解重合反応系の容積が減少する。これに対し、留出量に相当する量のグリコール酸オリゴマーおよび有機溶媒を解重合反応系に追加することで、解重合反応を連続的または繰り返して、長期にわたって実施することができる。
【００８０】
前述の通り、本発明では、金属チタンを、グリコール酸水溶液に添加して、脱水重縮合反応および解重合反応を行う。それにより、グリコリドの生成速度を飛躍的に高めることができる。
【００８１】
２．グリコリド
本発明の製造方法により得られるグリコリド（粗グリコリドともいう）は、高純度であることが好ましい。具体的には、グリコリドの純度は、９９．０％以上であることが好ましく、９９．３％以上であることがより好ましく、９９．５％以上であることがさらに好ましい。グリコリドの純度は、ガスクロマトフラフィー（ＧＣ）により、４−クロロベンゾフェノンを内部標準として測定することができる。
【００８２】
このように、本発明のグリコリドの製造方法によれば、高純度のグリコリドを、高い生成速度で得ることができる。
【実施例】
【００８３】
以下において、実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。これらの実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。【００８４】
１．実施の形態１
〔実施例１〕
容積１Ｌのセパラブルフラスコに、グリコール酸７０質量％水溶液（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ社製）１.３ｋｇを仕込み、チタン粉１９．５ｍｇ（グリコール酸に対して２１ｐｐｍ、平均粒子径２４μｍ）を添加した（前述の１）の工程）。なお、チタン粉の平均粒子径は、粒度径分布測定装置により体積平均の算術平均として測定した。
次いで、常圧で撹拌しながら、室温から２１５℃まで加熱し、生成水を留出させながら重縮合反応を行った。それから、フラスコ内を常圧から３ｋＰａまで徐々に減圧した後、２１５℃で３時間加熱して、未反応原料等の低沸物を留出し、グリコール酸オリゴマー（重量平均分子量Ｍｗ２２０００〜２４０００、融点２１０〜２２０℃）を得た（前述の２）の工程）。
次いで、容積０．５Ｌの容器に、得られたグリコール酸オリゴマー１２６ｇ、テトラエチレングリコールジブチルエーテル（高沸点の有機溶媒）１３０ｇ、およびトリエチレングリコールモノオクチルエーテル（可溶化剤）１００ｇを添加した後、２３５℃まで加熱して反応系を均一な溶液にした。この反応系を、１７０ｒｐｍの撹拌速度で２３５℃の温度で加熱しながら、３ｋＰａの減圧下で１２時間の解重合反応を行った（前述の３）の工程）。反応中は、１時間おきにテトラエチレングリコールジブチルエーテルと粗グリコリドを共留出させ、共留出物から粗グリコリドを分離、回収して質量を測定した。
なお、１時間おきの粗グリコリドの回収とともに、回収した粗グリコリドの質量の等量（１倍量）に相当するグリコール酸オリゴマーを新たに反応系に投入した。粗グリコリドの１時間当たりの回収量を算術平均し、粗グリコリドの生成速度（ｇ／ｈ）とした。【００８５】
〔実施例２〕
チタン粉の添加量を３２５ｍｇ（グリコール酸に対して３５７ｐｐｍ）としたこと以外は、実施例１と同様にして、粗グリコリド生成速度を求めた。【００８６】
〔比較例１〕
チタン粉を添加しなかった以外は実施例１と同様にして、粗グリコリド生成速度を求めた。【００８７】
実施例１、実施例２および比較例１の評価結果を、表１に示す。【００８８】
【表１】
2019181516.tif 000005
【００８９】
表１に示されるように、チタン粉を添加した実施例１および２では、チタン粉を添加しなかった比較例１よりも、粗グリコリドの生成速度が高いことが示される。【００９０】
２．実施の形態２
（１）グリコール酸オリゴマーの調製
〔合成例１〕
容積１８ｍ３のチタン製反応容器に、グリコール酸７０％水溶液（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ社製）１８０００ｋｇ(４００００ｌｂｓ)を仕込んだ。次いで、この溶液を、常圧で撹拌しながら、室温から１１５℃まで加熱した後、５０℃以上１１５℃以下の温度で７日間維持した。なお、グリコール酸水溶液の沸点は、通常、グリコール酸の濃度が高くなるにつれ、高くなる。具体的には、７０％グリコール酸水溶液の沸点は１１５℃であることから、１１５℃に到達した後のグリコール酸水溶液の沸点は、（濃度の増加に伴い）１１５℃よりも高くなる。したがって、１１５℃に到達した後に、５０℃以上１１５℃以下の温度を維持することは、常に（そのときの濃度の）沸点未満の温度を維持することを意味する。次いで、この溶液を、１２５℃までさらに加熱し、水を留出させながら３日間加熱および撹拌を行った。このときの溶液中のチタンの溶出量は、グリコール酸の全質量に対して３５６ｐｐｍであった。
次いで、この溶液を２１５℃までさらに加熱し、生成水を留出させながら、脱水重縮合反応を行った。その後、反応容器内を常圧から３ｋＰａまで徐々に減圧した後、２１５℃で３時間加熱して、未反応原料等の低沸物を留出し、グリコール酸オリゴマーを得た。【００９１】
〔合成例２〕
容積１Ｌのセパラブルフラスコに、グリコール酸７０％水溶液（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ社製）１．３ｋｇを仕込んだ。次いで、この溶液を、常圧で撹拌しながら、室温から２１５℃まで加熱し、生成水を留出させながら重縮合反応を行った。この加熱過程では、１１５℃（７０％グリコール酸水溶液の沸点）に到達した後は、常に、グリコール酸水溶液の温度は（そのときの濃度の）沸点と一致している。また、攪拌速度は、１７０ｒｐｍとした。
その後、反応容器内を常圧から３ｋＰａまで徐々に減圧した後、２１５℃で３時間加熱して、未反応原料などの低沸物を留出し、グリコール酸オリゴマーを得た。【００９２】
〔合成例３〕
容積１８ｍ３のチタン製反応容器に、グリコール酸７０％水溶液（Ｃｈｅｍｏｕｒｓ社製）１８０００ｋｇ(４００００ｌｂｓ)を仕込んだ。次いで、この溶液を、常圧で撹拌しながら、室温から２１５℃まで約２４時間かけて加熱し、生成水を留出させながら重縮合反応を行った。この加熱過程では、１１５℃（７０％グリコール酸水溶液の沸点）に到達した後は、常に、グリコール酸水溶液の温度は（そのときの濃度の）沸点と一致している。このときの溶液中のチタンの溶出量は、グリコール酸の全質量に対して４．７ｐｐｍであった。
その後、反応容器内を常圧から３ｋＰａまで徐々に減圧した後、２１５℃で３時間加熱して、未反応原料などの低沸物を留出し、グリコール酸オリゴマーを得た。【００９３】
合成例１〜３の調製条件を、表２にまとめる。
【表２】
2019181516.tif 000006
【００９４】
（２）グリコリドの調製
〔実施例３〕
容積０．５Ｌのフラスコに、合成例１で得られたグリコール酸オリゴマー１２０ｇ、テトラエチレングリコールジブチルエーテル１３０ｇ、およびオクチルトリエチレングリコール１００ｇを添加した後、２３５℃まで加熱して反応系を均一な溶液にした。
次いで、この反応系を３ｋＰａに減圧し、２３５℃の温度で加熱および撹拌しながら１０時間、解重合反応を行った。反応中、１時間おきにテトラエチレングリコールジブチルエーテルと粗グリコリドを共留出させ、共留出物から粗グリコリドを分離、回収して質量を測定した。なお、１時間おきの粗グリコリドの回収とともに、回収した粗グリコリドと同質量のグリコール酸オリゴマーを新たに反応系に投入した。粗グリコリドの１時間当たりの回収量を算術平均し、粗グリコリドの生成速度（ｇ／ｈ）とした。【００９５】
〔実施例４〕
容積１１６ｍ３のＳＵＳ製反応容器に、合成例１で得られたグリコール酸オリゴマー１０８００ｋｇ、テトラエチレングリコールジブチルエーテル１０８００ｋｇおよびオクチルトリエチレングリコール１０８００ｋｇを添加した後、２３５℃まで加熱して反応系を均一な溶液にした。
次いで、この反応系を３ｋＰａに減圧し、２３５℃の温度で加熱および撹拌しながら２４０時間、解重合反応を行った。反応中、１時間おきにテトラエチレングリコールジブチルエーテルと粗グリコリドを共留出させ、流量計により粗グリコリドの生成量(ｋｇ／ｈ)を確認した。【００９６】
〔比較例２〕
合成例２で得られたグリコール酸オリゴマーを用いた以外は実施例３と同様にしてグリコリドを製造し、粗グリコリドの生成速度（ｇ／ｈ）を算出した。【００９７】
〔比較例３〕
合成例３で得られたグリコール酸オリゴマーを用いた以外は実施例４と同様にしてグリコリドを製造し、粗グリコリドの生成速度（ｋｇ／ｈ）を算出した。【００９８】
実施例３および４、ならびに比較例２および３の評価結果を、表３に示す。【００９９】
【表３】
2019181516.tif 000007
【０１００】
表３に示されるように、合成例１で得られたグリコール酸オリゴマーを用いた実施例３では、合成例２で得られたグリコール酸オリゴマーを用いた比較例２よりも、粗グリコリドの生成速度が高いことがわかる。これは、合成例２では、ガラス製反応容器からの有効成分の溶出がないのに対し、合成例１では、チタン製反応容器から（有効成分である）チタンイオンが溶出し、得られるグリコール酸オリゴマー中に良好に分散し、それが触媒として作用したためであると推測される。【０１０１】
また、（チタン製反応容器内で温度と攪拌を維持する工程を経た）合成例１のグリコール酸オリゴマーを用いた実施例４では、（チタン製反応容器内で一定時間以上温度と攪拌を維持する工程を経ていない）合成例３のグリコール酸オリゴマーを用いた比較例３よりも、粗グリコリドの生成速度が高いことがわかる。これは、合成例１で得られたグリコール酸オリゴマーには、合成例３で得られたグリコール酸オリゴマーよりも、チタン製反応容器から溶出したチタンイオンが良好に分散し、それが触媒として作用したためであると推測される。【０１０２】
本出願は、２０１８年３月２０日出願の特願２０１８−０５２２９３および特願２０１８−０５２２８９に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明によれば、グリコリドの生成速度を十分に高めることができるグリコリドの製造方法を提供することができる。
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月18日(2020.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン粉をグリコール酸水溶液に添加する工程と、
前記チタン粉が添加されたグリコール酸水溶液に含まれるグリコール酸を脱水重縮合させて、グリコール酸オリゴマーを得る工程と、
前記グリコール酸オリゴマーを加熱し、解重合させて、グリコリドを得る工程と、
を含む、
グリコリドの製造方法。
【請求項２】
前記チタン粉の添加量は、前記グリコール酸の全質量に対して１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下である、
請求項１に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項３】
前記チタン粉の平均粒子径は、１００μｍ以下である、
請求項１または２に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項４】
脱水重縮合温度は、５０℃以上３００℃以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項５】
前記解重合は、有機溶媒中で行う、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のグリコリドの製造方法。
【請求項６】
前記有機溶媒は、下記式（１）で表されるポリアルキレングリコールエーテルを含む、
請求項５に記載のグリコリドの製造方法。
【化１】
2019181516.tif 000009
（式（１）中、
Ｒは、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表わし、
ＸおよびＹは、それぞれ独立して、炭素数２〜２０のアルキル基またはアリール基を表し、
ｐは、１〜５の整数を表し、
ｐが２以上の場合、複数のＲは、それぞれ同一でも異なってもよい。）
【国際調査報告】
2019181516.tif 000010
2019181516.tif 000011
2019181516.tif 000012
2019181516.tif 000013