(57)【要約】  乳酸と、アンモニア又はアミンのいずれかとの複合体の製造方法であって、１又は複数の糖類を水酸化バリウムと反応させて、乳酸バリウムを含む第１反応混合物を生成する工程と、前記第１反応混合物の少なくとも一部を、二酸化炭素と共にアンモニア若しくはアミン、又は、アンモニア若しくはアミンの炭酸塩及び／若しくは重炭酸塩と接触させて、前記複合体及び炭酸バリウムを含む第２反応混合物を生成する工程を含む方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸と、アンモニア又はアミンのいずれかとの複合体の製造方法であって、
１又は複数の糖類を水酸化バリウムと反応させて、乳酸バリウムを含む第１反応混合物を生成する工程と、
前記第１反応混合物の少なくとも一部を、二酸化炭素と共にアンモニア若しくはアミン、又は、アンモニア若しくはアミンの炭酸塩及び／若しくは重炭酸塩と接触させて、前記複合体及び炭酸バリウムを含む第２反応混合物を生成する工程を含む、方法。
【請求項２】
前記糖類が単糖類である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記単糖類が、グルコース及び／又はフルクトースである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記単糖類が、グルコース及びフルクトースの混合物である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記単糖類を、５０℃〜１２０℃の温度で水酸化バリウムと反応させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記単糖類を、７０℃〜１１０℃の温度で水酸化バリウムと反応させる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記水酸化バリウムが、酸化バリウム及び水からその場で生成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
水酸化バリウムの糖類に対するモル比が、単糖類として計算された場合、１：１〜５：１である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
炭酸バリウムが、前記第２反応混合物から濾過により分離される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
水及びアミンを含む２相混合物のアミンを多く含む相に前記複合体を分離することにより、前記第２反応混合物から該複合体を分離する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記アミンを多く含む相が、少なくとも１つの有機溶媒を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１反応混合物の少なくとも一部を、二酸化炭素と共に、アンモニア又はアミンと接触させる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１反応混合物の少なくとも一部を、アンモニア又はアミンの炭酸塩及び／又は重炭酸塩と接触させる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンモニア又はアミンの炭酸塩及び／又は重炭酸塩を、アンモニア又はアミンと二酸化炭素とから生成させる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アミンが、１２個未満の炭素原子を有するアルキルアミンである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記アミンが、少なくとも部分的に水溶性なアルキルアミンである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記アミンがトリアルキルアミンである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記アミンがトリエチルアミンである、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記アミンが水に不溶解性である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記アミンが、少なくとも１８個の炭素原子を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記アミンが、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、及びＡｌａｍｉｎｅ３３６（登録商標）からなる群から選択される、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２反応混合物から炭酸バリウムを分離する工程と、
該炭酸バリウムを酸化バリウムに変換する工程と、
該酸化バリウムを水酸化バリウムに変換する工程と、
該方法にリサイクルする工程とを含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法により、乳酸と、アンモニア又はアミンのいずれかとの複合体を製造する工程と、
該複合体を乳酸に変換する工程とを含む、乳酸の製造方法。
【請求項２４】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法により、乳酸と、アンモニア又はアミンのいずれかとの複合体を製造する工程か、又は、請求項２３に記載の方法により乳酸を製造する工程のいずれか一方と、
前記複合体又は乳酸をラクチドに変換する工程とを含む、ラクチドの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法により、ラクチドを製造する工程と、
該ラクチドを重合させてポリ乳酸を形成する工程とを含む、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、乳酸−アミン複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳酸は、典型的には糖質の細菌の発酵により製造される、重要な工業用化学物質である。糖質から乳酸を製造する、数多くの化学的方法が知られている。例えば、１９３３年まで遡る特許文献１は、少なくとも２００℃の温度で、好ましくは少なくとも２０気圧で、強アルカリで糖質を含む物質を反応させる工程と、その反応混合物に硫酸又は硫酸亜鉛を加えて、生成した乳酸を回収する工程とを含む、乳酸又は乳酸塩の改良された製造方法を開示している。特許文献１はまた、デキストロース又はスクロース等の所定の糖を、水及び水酸化バリウムを用いて１６０℃で処理することにより、乳酸を製造することが提案されており、また、ヘキソースの希釈された苛性ソーダに対する長期にわたる接触、又は温かい苛性カリによるペントースの処理もまた、乳酸を生成し得ることを開示している。そうした方法は、ラセミ体の乳酸をもたらす。
【０００３】
非特許文献１によれば、「１９８７年において、世界の乳酸製造は、化学合成により製造されるものと発酵法により製造されるものとの比率が、ほぼ同程度の比率に平均化された」。そうした化学合成は、典型的にはアセトアルデヒドのシアン化水素付加（ｈｙｄｒｏｃｙａｎａｔｉｏｎ）を用いた。しかしながら、このタイプの化学的方法は、長い間、工業スケールには効率的ではないとみなされており、今日の実際の商業的に入手可能な乳酸のすべての大規模製造は、発酵法により行われている（例として非特許文献２を参照）。典型的な発酵法において、バイオマスは細菌により発酵されてＤ−又はＬ−乳酸のいずれかを生成する。Ｃａｒｇｉｌｌ及びＰｕｒａｃ等の会社は、光学活性な乳酸の製造のために大規模な発酵法を行い、その特許文献には、そうした方法の改良が十分に記載されている。
【０００４】
発酵法の製品は、通常、光学活性な乳酸塩であり、そうした発酵法からの乳酸の回収は困難であり得る。多くの特許文献が乳酸の回収に関し、多くがその回収のために乳酸とアミンとの複合体の調製を利用している。この複合体は、容易に乳酸に変換することができ、また必要ならば、乳酸誘導体の製造方法における原料として直接使用され得る。そのため、例えば特許文献２（Ｕｒｂａｓ、１９８４年）は、発酵反応からの有機酸（乳酸であり得る）を回収する方法であり、酸をそのカルシウム塩に変換する工程と、水溶性３級アミンカーボネート（二酸化炭素を３級アミン水溶液又は懸濁液に加えることにより調製され得る）を加える工程を含む方法を開示している。特許文献３（Ｂａｎｉｅｌ、１９９４年）は、特許文献３の方法を改良したものとされ、乳酸塩を供給する溶液からの乳酸の回収方法であり、少なくとも１つの水に不溶解性の、合計で少なくとも１８個の炭素原子を有するトリアルキルアミンを含む抽出剤の、少なくとも分圧５０ｐｓｉｇ（約３．５気圧、３．４×１０５Ｐａ）の二酸化炭素の存在下での使用を含む方法を開示している。
【０００５】
発明者Ｂａｎｉｅｌによる後の特許文献４（１９９９年）は、乳酸カルシウムが長年の間、且つ今でも、乳酸の製造における、発酵製造される主な物質であるとしている。これはさらに、特許文献３の方法への更なる研究を開示し、「これらの開示（特許文献３を含む）は、乳酸カルシウムからの実用的な乳酸の回収方法を提供しない」と結論している。デキストロース又はスクロース等の糖質を乳酸カルシウム水性スラリーに加えて、アミン系抽出剤による乳酸の抽出性が向上するという改良点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】英国特許第４００，４１３号
【特許文献２】米国特許第４，４４４，８８１号
【特許文献３】米国特許第５，５１０，５２６号
【特許文献４】米国特許第５，９５９，１４４号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｂｏｕｄｒａｎｔ  ｅｔ  ａｌ，Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  ４０（２００５）Ｐ．１６４２）
【非特許文献２】Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｍａｒｋｅｔ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｍ２Ｆ２−３９，Ｆｒｏｓｔ  ａｎｄ  Ｓｕｌｌｉｖａｎ，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
乳酸とアンモニア又はアミンのいずれかとの複合体の経済的な製造を可能にし、上述したＢａｎｉｅｋによる方法のような糖質等の添加剤の使用を必要としない、改良された方法が今、見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明は乳酸と、アンモニア又はアミンのいずれかとの複合体（以下、単に「複合体」ともいう。）の製造方法であって、１又は複数の糖類を水酸化バリウムと反応させて、乳酸バリウムを含む第１反応混合物を生成する工程と、第１反応混合物の少なくとも一部を、二酸化炭素と共にアンモニア若しくはアミン、又は、アンモニア若しくはアミンの炭酸塩及び／若しくは重炭酸塩と接触させて、複合体及び炭酸バリウムを含む第２反応混合物を生成する工程とを含む製造方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の方法において、１又は複数の糖類を、水酸化バリウムと反応させる。糖類は、単糖類、二糖類、三糖類、又は多糖類であってもよく、二糖類が好ましく、特に単糖類が好ましい。好適な二糖類としては、スクロース、ラクトース、ラクツロース、マルトース、トレハロース、及びセロビオースが挙げられる。好適な単糖類としては、例えばヘキソース単糖類（例えば、グルコース、フルクトース、プシコース、及びマンノース）が挙げられる。ペントースも用いてもよく、例えば、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、及びリブロースが挙げられる。一実施形態において、糖類はグルコースを含む。別の実施形態において、糖類はフルクトースを含む。好適な単糖類もまた、ペントース単糖類、例えばアラビノースを含む。糖類の混合物を用いてもよい。例えば、糖類は２又は複数の単糖類の混合物、例えばグルコースとフルクトースの混合物を含んでもよい。
【００１１】
単糖類は、公知のあらゆる単糖類の発生源、例えば、スクロース、澱粉、又はセルロース等の高級糖類（ｈｉｇｈｅｒ  ｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）から得られてもよい。一例として、グルコースとフルクトースの混合物（転化糖として知られている）は、スクラーゼ若しくはインベルターゼを用いる酵素的な加水分解により、又は硫酸、クエン酸、若しくはアスコルビン酸等の酸性触媒の存在下でのその二糖類水溶液の加熱により、スクロースから得ることができる。代わりに、グルコースは、バイオマス原料、例えば、コーン、コメ、又はポテトに含まれる澱粉の酵素的な加水分解（例えば、アミラーゼを用いる加水分解）により得られてもよい。本発明の方法における出発原料として単糖類以外の糖類を用いて、水酸化バリウムと反応させた場合、その場で（ｉｎ  ｓｉｔｕ）単糖類を生じ、続けて水酸化バリウムと反応させることが可能である。
【００１２】
本発明の方法は、典型的には、１又は複数の溶媒の存在下で行われる。特に、糖類と水酸化バリウムとの間の反応は、通常、水の存在下で行われる。いくつかの糖類の市販の原料、特に単糖類及び二糖類の原料は、水を含んでおり、そうした原料は本発明の方法に直ちに使用され得る。ある実施形態において、糖類と水酸化バリウムとの間の反応は、追加の水（すなわち、出発物質に存在する水への追加の水）の存在下で行われてもよい。糖類と水酸化バリウムとの間の反応はまた、もし必要ならば、１又は複数の有機溶媒、例えば、アルコール、エステル、エーテル、又はケトン等の酸素含有物（ｏｘｙｇｅｎａｔｅ）の存在下；及び／又は１又は複数のアミン等の反応性抽出剤の存在下で行われてもよい。しかしながら、好ましい実施形態において、糖類と水酸化バリウムとの間の反応は、有機溶媒の存在下では行われない。
【００１３】
水酸化バリウムは、糖類と反応して乳酸バリウムを生成する。酸化バリウム等のバリウム水酸化物の原料を、本発明の方法において使用することができ、水の存在下で酸化バリウムは水酸化バリウムに変換される。生じた水酸化バリウムはその場で糖類と反応し、乳酸バリウムを生成する。
【００１４】
水酸化バリウムの糖類に対する比は、糖類の乳酸バリウムへの高い変換をもたらすのに十分な量であるべきである。例えば、糖類がグルコースを含む場合、グルコースの１モル毎に、少なくとも１モルの水酸化バリウムが好ましく用いられる（すなわち、水酸化バリウムの糖類（単糖として計算された場合）に対するモル比は、少なくとも１：１である）。過剰量の水酸化バリウムが用いられてもよく、例えば、水酸化バリウムの糖類（単糖として計算された場合）に対する比は、１０：１までであり得る。好ましい実施形態において、水酸化バリウムの糖類（単糖として計算された場合）に対するモル比は、１：１〜５：１であり、より好ましくは１．２：１〜４：１であり、特には１．２：１〜２：１である。本発明はまた、水酸化バリウムの糖類（単糖として計算された場合）に対するモル比が、１：１未満である場合も包含するが、これは、水酸化バリウムの化学量論を下回る量の使用は、一般的に糖類の乳酸バリウムへのより低い変換をもたらすので、好ましくない。
【００１５】
糖類の乳酸バリウムへの変換は、室温で行われてもよいが、その反応は好ましくは高温、例えば１５０℃までの温度で行われる。好ましくは、糖類を水酸化バリウムと５０℃〜１２０℃の温度で、より好ましくは７０℃〜１１０℃の温度で、例えば７５℃〜１００℃の温度で反応させる。一実施形態において、糖類を水酸化バリウムと８０℃で反応させる。別の実施形態において、糖類を水酸化バリウムと水中で還流して反応させる。
【００１６】
好ましい実施形態において、少なくとも１つの糖類、特に単糖の水溶液を、高温の、例えば還流した、水酸化バリウムと水との混合物に、所定の時間にわたって添加する。糖類のゆっくりとした添加は、通常、本発明の方法の間の副生成物の形成を低減し、糖類の乳酸バリウムへの良好な変換を可能にする。好ましくは、糖類の水溶液を少なくとも３０分、より好ましくは少なくとも１時間、最も好ましくは少なくとも２時間にわたって添加する。
【００１７】
少なくとも１つの糖類の水溶液は、好ましくは４．０Ｍ未満、より好ましくは０．２〜２．０Ｍ、最も好ましくは０．５〜１．５Ｍの濃度を有する。
【００１８】
糖類の水酸化バリウムとの反応は、乳酸バリウムを含む第１反応混合物を生成する。この方法はラセミ体の乳酸バリウムの製造を可能にする。
【００１９】
第１反応混合物の少なくとも一部は、二酸化炭素と共にアンモニア若しくはアミン、又は、アンモニア若しくはアミンの炭酸塩及び／若しくは重炭酸塩と接触して、複合体及び炭酸バリウムを含む第２反応混合物を生成する。アンモニア又はアミンと、二酸化炭素とが第１反応混合物に加えられた場合、その場でアンモニア又はアミンの対応する炭酸塩及び／又は重炭酸塩（すなわち、炭酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウム）が生成し、そのアンモニア又はアミンの炭酸塩及び／又は重炭酸塩が乳酸バリウムと反応して複合体及び炭酸バリウムを生成すると考えられる。
【００２０】
二酸化炭素はあらゆる好適な形態、典型的には固体として、又は、好ましくは気体として加えられ得る。本発明の方法に用いられる反応物に応じて、第１反応混合物の少なくとも一部を二酸化炭素と共にアンモニア又はアミンと接触させる工程は、実質的には大気圧、又は中圧、例えば１〜１．５気圧で行われ得る。圧力容器を用いる場合、二酸化炭素のより高い分圧を適用し得る。
【００２１】
本発明の方法に用いられるアミンは、１級、２級、及び３級アミンを含み、中でも３級アミンが好ましい。本発明の方法で用いられるアミンは、好ましくはアルキルアミンであり、最も好ましくはトリアルキルアミンである。好適なトリアルキルアミンの例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、及びトリヘキシルアミンが挙げられる。用いられるアミンは、単一成分であってもよいし、アミンの混合物であってもよい。好ましくは、乳酸に基づいて、同等又は過剰量のアンモニア又はアミンが用いられる。例えば、少なくとも１当量で、１０当量まで、好ましくは８当量まで、より好ましくは６当量まで、さらに好ましくは４当量まで、特には２当量のアンモニア又はアミンが用いられ得る。
【００２２】
一態様において、少なくとも部分的に（ｐａｒｔｉａｌｌｙ）水溶性なアンモニア又はアミンが用いられる。少なくとも部分的に水溶性なアミンは、二酸化炭素の大気圧以下の反応圧の使用を可能にする（例えば、実質的に大気圧の反応混合物中への、加圧型シリンダー又は他の二酸化炭素発生源からの二酸化炭素ガスのわずかな超過圧でのバブリングによって）。本明細書で定義される場合、少なくとも部分的に水溶性なアミンと、２５℃で１Ｌの水に少なくとも１ｇの溶解性を有する。好ましくは、アミンは１２個未満の炭素原子を有するアルキルアミンである。一実施形態において、アミンは１０個未満の炭素原子を有する。別の実施形態において、アミンは９個未満の炭素原子を有する。好適なアミンの例としては、ｔ−ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、及びトリエチルアミンが挙げられる。一実施形態において、アミンはトリエチルアミンである。
【００２３】
本発明の別の態様において、アミンは水に不溶解性のアミンである。こうしたアミンは、一般的に、全部で少なくとも１２個の炭素原子を有する。一実施形態において、アミンは少なくとも１８個の炭素原子を有する。別の実施形態において、アミンは少なくとも２４個の炭素原子を有する。水に不溶解性のアミンは、好ましくは４２個までの炭素原子を有し、例えば、アミンは１２〜４２個の炭素原子を有してもよく、１８〜４２個の炭素原子を有してもよく、又は、２４〜４２個の炭素原子を有してもよい。そうしたアミンの例としては、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン（例えば、トリ−（ｎ−オクチル）アミン、トリイソオクチルアミン、及びトリ−（２−エチルヘキシル）アミン）、トリオクチルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、及びＡｌａｍｉｎｅ３３６（登録商標）等が挙げられる。水に不溶解性のアミンの使用は、２相の水−アミン混合物のアミン相中に複合体が分離することにより、第２反応混合物からの複合体の分離を促進する。この場合、第１反応混合物の少なくとも一部を二酸化炭素と共にアミンと接触させる工程は、好ましくはより高い反応圧の二酸化炭素を用いて行われて、優れた乳酸バリウムの複合体及び炭酸バリウムへの変換が達成される。好ましくは、反応容器中の二酸化炭素は、少なくとも３ａｔｍ（３×１０５Ｐａ）の分圧で、より好ましくは少なくとも５ａｔｍ（５×１０５Ｐａ）の分圧で、最も好ましくは１０〜２０ａｔｍ（１×１０６Ｐａ〜２×１０６Ｐａ）の分圧で保持される。
【００２４】
乳酸バリウムを含む第１反応混合物をアミン及び二酸化炭素と接触させる代わりに、その反応混合物をアンモニア又はアミンの炭酸塩又は重炭酸塩と接触させてもよい。例えば、重炭酸トリエチルアンモニウム等の炭酸又は重炭酸アルキルアンモニウムを第１反応混合物に加えてもよい。アンモニア又はアミンの炭酸塩又は重炭酸塩を、そのまま加えてもよいし、代わりにアンモニア又はアミンの炭酸塩又は重炭酸塩を溶液として加えてもよい。好適な溶媒としては、水及び水性／有機混合物が挙げられ、例えば、水／アミン混合物が挙げられる。
【００２５】
アンモニア又はアミンの炭酸塩又は重炭酸塩は、好ましくはアンモニア又はアミン、及び二酸化炭素から調製される。例えば、アンモニア又はアミンの水溶液に二酸化炭素を加えることにより生成され得る。得られたアンモニア又はアミンの炭酸塩又は重炭酸塩を含む溶液を、その後、乳酸バリウムを含む第１反応混合物と接触させ得る。
【００２６】
乳酸バリウムを含む第１反応混合物を二酸化炭素と共にアンモニア又はアミンと接触させることにより形成された生成物を、本明細書では複合物と表す。そうした複合物において、ラセミ体の乳酸と、アンモニア又はアミンとの間で、イオン対及び水素結合の相互作用が生じ得る。複合体の正確な形態は、それが見出される環境に依存する。複合体は、部分的にイオン化された液体と見なされてもよいし、又は代わりに、酸とアンモニア又はアミンとの単塩として見なされてもよく、遊離酸と、アンモニア又はアミンとの平衡状態で存在する。例えば、トリ（ｎ−オクチル）アミンの場合、乳酸トリオクチルアンモニウムが生成され得る。
【００２７】
本発明の方法は、複合体及び炭酸バリウムを含む第２反応混合物を生成する。複合体がラセミ体の乳酸バリウムから生成されるので、複合体はラセミ体であると予想される。
【００２８】
一態様において、水とアミンを含む２相混合物のアミンを多く含む相に複合体が分離することにより、複合体は第２反応混合物から分離されてもよい。上述した通り、水に不溶解性のアミンが用いられた場合、２相の水−アミン混合物が得られる。複合体のアミン層への分離は、複合体の第２反応混合物からの分離を促進する。アミンを多く含む相への複合体の抽出の目的のために、１又は複数の有機溶媒が加えられてもよい。好適な溶媒の例は、米国特許第５，５１０，５２６号（Ｂａｎｉｅｌ，１９９４年）に記載されている。
【００２９】
アミンが少なくとも部分的に水溶性である場合、複合体を第２反応混合物から抽出するには、通常、２相混合物を形成するために少なくとも１つの有機溶媒を加えることが必要である。好適な溶媒の例は、米国特許第４，４４４，８８１号（Ｕｒｂａｓ，１９８４年）に記載されている。
【００３０】
本発明の方法は、典型的には第２反応混合物中で沈殿する炭酸バリウムも生成する。重炭酸バリウム等の他のバリウム塩も生成され得る。第２反応混合物からの不溶解性の炭酸バリウムの沈殿は、乳酸バリウムが複合体へ変換するのを促進する。一実施形態において、炭酸バリウムは第２反応混合物から濾過により分離される。好ましくは、炭酸バリウムは第２反応混合物から分離され、その後、典型的には通常の焼成技術により、酸化バリウムに変換される。酸化バリウムはその後、本発明の方法にリサイクルされ、少なくとも１つの糖類を含む水溶液に加えられ、その場で水酸化バリウムを生じさせる。代わりに、酸化バリウムは別の工程で水酸化バリウムに変換されてもよく、水酸化バリウムはその後本発明の方法に用いられる。
【００３１】
複合体は、精製及び／又は追加の処理工程に供されてもよい。例えば、複合体を含む抽出物中に有機溶媒が存在している場合、その有機溶媒を蒸留により除去してもよく、場合によってリサイクルしてもよい。その有機溶媒がアルコールである場合、対応する乳酸エステルを生成し、蒸留によって分離され得る（例えば、米国特許第５，４５３，３６５号（Ｓｔｅｒｚｅｌ  ｅｔ  ａｌ，１９９５年）を参照）。
【００３２】
本発明の方法は、バッチ法で行われてもよいし、半連続法で行われてもよいし、連続法で行われてもよい。
【００３３】
本発明の方法は、周囲又は不活性雰囲気で行われ得る。例えば、この方法は空気に開放した設備を用いて行われてもよく、又は、窒素若しくはアルゴン雰囲気下で行われてもよい。
【００３４】
複合体は乳酸に変換することができ、本発明は、本発明による方法により複合体を製造する工程と、その複合体を乳酸に変換する工程とを含む、乳酸の製造方法をさらに提供する。例えば、複合体を含むアミンを多く含む相を第２反応混合物から分離した後、蒸留により、そのアミンを多く含む相から乳酸を得ることができる。
【００３５】
複合体はまた、反応させて、ポリ乳酸の製造に有用な乳酸の環状二量体である、ラクチドを形成させることができる。そのため、本発明は、本発明の方法により複合体を製造する工程と、場合によってこの複合体を乳酸に変換する工程と、その複合体又は乳酸をラクチドに変換する工程を含む、ラクチドを製造する方法をさらに提供する。例えば、複合物は加熱されて乳酸のプレポリマー又はオリゴマーを生成し、これらはエステル交換触媒と接触してラクチドを生成し得る。複合体を用いる代わりに、乳酸もまた、代わりに反応されてラクチドを形成し得る。複合体として上述したとおり、乳酸もまた加熱されて乳酸のプレポリマー又はオリゴマーを生成し、これらはエステル交換触媒と接触してラクチドを生成し得る。
【００３６】
ラクチドには、（Ｓ，Ｓ）−又はＬ−ラクチド、（Ｒ，Ｒ）−又はＤ−ラクチド、及び（Ｒ，Ｓ）−又はメソラクチドの３つの形態がある。ラセミ体のラクチドとメソラクチドは、通常の分離技術、例えば、蒸留、溶媒抽出、又は結晶化により分離され得る。
【００３７】
ラクチド、特にラセミ体のラクチドは、重合してポリ乳酸を形成し得る。そのため、本発明は、本発明による方法によりラクチドを製造する工程と、ラクチドを重合してポリ乳酸を形成する工程を含む、ポリ乳酸の製造方法をさらに提供する。この重合は、ラクチドを高温で触媒と接触させることにより行われ得る。
【００３８】
本発明は、容易に入手できる出発物質から、乳酸のアンモニア又はアミンのいずれかとの複合体を調製する、高収率で経済的な方法を提供する。この方法は、乳酸製造の従来の方法とは異なっており、そして、驚くべきことに、発酵法と比べて、経済的な条件が非常に有利な化学的方法を提供する。さらに、以下の実施例に示す通り、バリウムを用いることによって、この方法は、カルシウムの使用に基づく対応する方法と比べて、複合体の収率において最も驚くべき向上を示した。従来技術を鑑みれば、当業者は、このタイプの方法において、カルシウムの使用が最適な技術の効果をもたらすと期待するであろう。得られた優れた結果は、バリウムの使用に特有のことであると思われ、予測できないことであった。
【実施例】
【００３９】
以下の実施例で本発明を例示する。
【００４０】
［実施例１］
工程１
１．５２ｇのＢａ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏ（８ｍｍｏｌ，２モル当量）を、テフロン（登録商標）製マグネチックスターラー及びコンデンサを備えた１００ｍＬの二口丸底フラスコ中の２０ｍＬの脱イオン水に加えた。その懸濁液を８０℃の内部温度まで加熱し（反応混合物内部に配置した熱伝対で測定した）、２０ｍＬの０．２ｍｏｌ／Ｌのグルコース溶液（４ｍｍｏｌ，１モル当量）を、シリンジポンプを用いて４時間にわたって滴下した（流速５ｍＬ／時間）。グルコース溶液を加えた後、混合物を継続的に攪拌しながら静置して、室温まで冷却した。
【００４１】
得られた反応混合物の３ｍＬのサンプルを約１ｍＬのＡｍｂｅｒｌｉｔｅ（登録商標）１２０水素型カチオン交換樹脂に加え、３０分間攪拌した後、ＲＩ検出器、ＩＣＥＩＯＮ−３００イオン排除カラム、及びＢｒｏｗｎｌｅｅ  ｐｏｌｙｐｏｒｅ−Ｈガードカラムを備えたＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ２００シリーズのＨＰＬＣを利用するＨＰＬＣ分析を行った。検出器の温度を４０℃、カラムオーブンの温度を５０℃、及び４８０ＰＳＩのシステム圧で０．００５ｍｏｌ／ＬのＨ２ＳＯ４の移動相を誘導して、０．３ｍＬ／時間の流速でサンプルを流した。反応混合物中の乳酸の濃度を、標準較正曲線を参照して定量した。４６．６％の乳酸塩の収率が得られた（２回繰り返し、ＳＥＭ±１．０）。
【００４２】
工程２
１．５ｍＬのトリエチルアミン（６モル当量、乳酸バリウムの定量に先立って、参照により計算された）を反応混合物に加え、数分間室温で撹拌し、その後、過剰なガス状のＣＯ２（１５０１０２−Ｖ，ＢＯＣ参照）の流れを、６０分間その混合物を通してバブリングした。得られた混合物を、Ｗｈａｔｍａｎ製濾紙（細孔の大きさ１１μｍ）を用いて重力下で濾過し、濾過ケーキを脱イオン水で洗浄した。その後そのケーキを乾燥させ（室温で２４時間；その後６０℃で４８時間）、残留している水及びアミンを除去し、得られた炭酸バリウムの乾燥質量を計量した。工程２を通じて、炭酸バリウムの９５．７％の収率が得られ（２回繰り返し、ＳＥＭ±０．４）、乳酸−トリエチルアミン複合物の概ね定量的な分離に一致した。
【００４３】
［比較例２：水酸化カルシウムを用いる比較例］
Ｂａ（ＯＨ）２の代わりに、０．５９３ｇのＣａ（ＯＨ）２（８ｍｍｏｌ，２モル当量）を用いる以外は、実施例１を繰り返した。工程１において、３７．５％の乳酸塩の収率が得られた（２回繰り返し、ＳＥＭ±１．０）。工程２において、９９．０％の炭酸塩の収率が得られた（２回繰り返し、ＳＥＭ±７．２）。そのため、水酸化カルシウムの使用よりも、水酸化バリウムの使用は、第１工程における得られた乳酸塩量の２４％の増加をもたらし、第２工程において分離された乳酸−トリエチルアミン複合体をもたらす。
【００４４】
この結果は、水酸化カルシウムの代わりに水酸化バリウムを用いる場合、グルコースからの乳酸金属塩の収率における、重大且つ予期しえない改善をはっきりと示し、水酸化バリウムの使用が、水酸化カルシウムの使用よりも２４％も多い乳酸塩を生じさせることを示す。
【００４５】
［実施例３］
工程１
１．５１ｇのＢａ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏ（８ｍｍｏｌ，２モル当量）を、テフロン（登録商標）製マグネチックスターラー及びコンデンサを備えた１００ｍＬの三口丸底フラスコ中の２０ｍＬの脱イオン水に加えた。その懸濁液を８０℃の内部温度まで加熱し（反応混合物内部に配置した熱伝対で測定した）、２０ｍＬの０．２ｍｏｌ／Ｌのグルコース溶液（４ｍｍｏｌ，１モル当量）を、シリンジポンプを用いて４時間にわたって滴下した（５ｍＬ／時間の流速）。グルコース溶液を加えた後、混合物を継続的に攪拌しながら静置して、室温まで冷却した。
【００４６】
得られた反応混合物の０．５ｍＬのサンプルを、４．５ｍＬのＨＰＬＣ等級の水及び約０．５ｇのＡｍｂｅｒｌｉｔｅ（登録商標）１２０水素型カチオン交換樹脂に加え、５分間攪拌した後、ＲＩ検出器、ＩＣｓｅｐ  ＩＣＥ−ＩＯＮ−３００イオン排除カラム、及びＢｒｏｗｎｌｅｅ  ｐｏｌｙｐｏｒｅ−Ｈガードカラムを備えたＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ２００シリーズのＨＰＬＣを利用するＨＰＬＣ分析を行った。検出器の温度を４０℃、カラムオーブンの温度を５０℃、及び５３０ＰＳＩのシステム圧で０．００５ｍｏｌ／ＬのＨ２ＳＯ４の移動相を誘導して、０．３ｍＬ／時間の流速でサンプルを流した。反応混合物中の乳酸の濃度を、標準較正曲線を参照して定量した。４８．６％の乳酸塩の収率が得られた。
【００４７】
工程２
１．６ｍＬの水酸化アンモニウム溶液（２８％ｗ／ｗ，１１．５２ｍｍｏｌ，６モル当量、乳酸バリウムの定量に先立って、参照により計算された）を工程１からの反応混合物に加え、数分間室温で撹拌した後、過剰なガス状のＣＯ２（１５０１０２−Ｖ，ＢＯＣ参照）の流れを、６０分間その混合物を通してバブリングした。得られた混合物を、Ｗｈａｔｍａｎ製濾紙（細孔の大きさ１１μｍ）を用いて重力下で濾過し、濾過ケーキを脱イオン水で洗浄した。その後そのケーキを乾燥させ（室温で３時間；その後６０℃で２４時間）、残留した水及びアミンを除去し、得られた炭酸バリウムの乾燥質量を計量した。工程２を通じて、炭酸バリウムの９８．７％の収率が得られ、乳酸−トリエチルアミン複合物の概ね定量的な分離に一致した。工程１のＨＰＬＣ分析により、乳酸塩種の＞９６％が溶液中に残留していることが示された。
【００４８】
［実施例４］
１３２ｇの水酸化バリウム８水和物（０．４２ｍｏｌ）を、１Ｌのフランジタイプのガラスフラスコ中の３５０ｍＬの脱塩水に加え、９５℃まで加熱した。追加の３５０ｍＬの水で希釈された、８３ｇの１Ｍ転化糖溶液を、３時間にわたって滴下した。ＨＰＬＣ分析により、５７．８％の乳酸塩の収率が示された。
【００４９】
室温まで冷却した後、２００ｇの生成混合溶液を、その後、攪拌器、水冷コンデンサ、及び滴下漏斗を備えた１Ｌの丸底フラスコに移した。炭酸アンモニウム（１０．６ｇ，Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏに対して約１．１モル当量）を５０ｍＬの脱塩水中に溶解させ、周囲温度で３０分間にわたって滴下して添加した。出発溶液の暗褐色の外観が、直ちに薄褐色になり、淡い色の大量の沈殿が形成された。添加の最後に、反応混合物を遠心分離し、回収した沈殿物を１００ｍＬの水で洗浄し、２回目の遠心分離をした。合計のデカントされた画分の分析により、乳酸アンモニウムとしての乳酸アニオンの９２％の回収が示された。
【国際調査報告】
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