(57)【要約】【課題】含水粗ラクチドから回収率高くラクチドを製造する方法を提供する。【解決手段】含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物を共沸脱水し、共沸脱水後の溶媒を冷却してラクチドを晶析し、該溶媒を固液分離して固相のラクチドを回収することを特徴とする、ラクチドの製造方法である。本発明によれば、精製したラクチドを簡便に製造することができる。特に、含水粗ラクチドとして、粗ラクチドの水洗物を使用すると、水洗によって遊離酸およびメソ−ラクチドが除去されているため、より精製度の高いラクチドを得ることができる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物を共沸脱水し、共沸脱水後の溶媒を用いてラクチドを晶析し、該溶媒を固液分離して共沸溶媒相と固相とに分離し、該固相のラクチドを回収することを特徴とする、ラクチドの製造方法。
【請求項２】
該共沸脱水条件が、温度６０℃以下であることを特徴とする、請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項３】
該混合物に含まれる水と共沸溶媒との合計量が、粗ラクチドの０．５〜３質量倍である、請求項１または２に記載のラクチドの製造方法。
【請求項４】
共沸脱水後の該溶媒の水分濃度が、３質量％以下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ラクチドの製造方法。
【請求項５】
粗ラクチドが、乳酸から乳酸オリゴマーを形成し、該オリゴマーを解重合および環化反応を行ってラクチドを形成し、該ラクチドを蒸気として回収したものである、請求項４記載のラクチドの製造方法。
【請求項６】
該含水ラクチドが、粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成し、該スラリーを固液分離して乳酸および／または乳酸オリゴマーを含む水相とラクチドを含む固相とに分離し、該固相から回収したラクチド粉状体である、請求項５記載のラクチドの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の共沸溶媒相と請求項６記載の水相との混合物を加熱し、該混合物に含まれる乳酸オリゴマーを乳酸に加水分解し、該乳酸をラクチド製造原料として使用することを特徴とする、請求項６記載のラクチドの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの方法で製造したラクチドを用いてポリ乳酸を製造する方法。
【請求項９】
粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成した後に該スラリーを固液分離して得た水相と、該固液分離で回収したラクチドに共沸溶媒を添加して共沸脱水、晶析および固液分離して得た共沸溶媒相とを混合し、該混合液を加熱して含まれる乳酸オリゴマーを乳酸に加水分解することを特徴とする、乳酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水粗ラクチドを効率的に脱水及び精製するラクチドの製造方法に関し、より詳細には、含水粗ラクチドを共沸溶媒を用いて共沸脱水し、その後該溶媒を冷却することで実質的に晶析を行うことができる、効率的なラクチドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ラクチドは乳酸の二分子環状エステルであり、Ｌ−乳酸二分子からなるＬ−ラクチド分子、Ｄ−乳酸二分子からなるＤ−ラクチド分子、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸からなるメソ−ラクチド分子が存在し、これらはポリ乳酸の原料として注目されている。
【０００３】
このようなラクチドは、乳酸オリゴマーを触媒存在下で解重合させラクチドとして蒸発留出させる方法で製造される（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照。）。例えば、乳酸を減圧下に加熱、脱水縮合して乳酸オリゴマーを形成し、該オリゴマーにラクチド合成用触媒としてＳｎＯなどを添加し解重合および環化させるとラクチドが製造でき、得られたラクチドは蒸気で回収し、凝固を防ぐために６０〜９０℃以上の液体状で回収されている。得られたラクチド蒸気は、不純物として乳酸モノマー、乳酸ダイマー、および水などを含んでいる。
【０００４】
一方、ラクチドの原料としてＬ−乳酸を用いた場合には、乳酸のラセミ化のためＬ−ラクチド以外にもメソ−ラクチドと若干のＤ−ラクチドとが生成する。このため、製造されたラクチドには不純物としてメソ−ラクチドが含まれる。また、ラクチドは、近年、生分解性プラスチックとして注目されているポリ乳酸の中間体であるが、ポリ乳酸の性質は、分子量以外にポリ乳酸を構成する乳酸モノマーの光学純度、すなわち、ポリ乳酸の光学純度によっても変化する。例えば、純粋なＬ−またはＤ−ポリ乳酸は、光学純度の低いポリ乳酸よりも強度や成型性の面で優れ、完全なラセミ型乳酸、すなわち、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との混合物からなるＤＬ−ポリ乳酸は、光学活性ポリ乳酸に比べて柔軟性などの点で優れ、特殊用途に利用することができる。このような現状から、ラクチドの精製方法の開発への要請は極めて高い。
【０００５】
このような要請に応えて、乳酸を含む不純なラクチド溶液を乳酸に対して非反応性の有機溶媒および二相を形成し得る混合物を形成させるのに十分な量の水と接触させ、混合物を鎮静させてラクチドを含有し実質的に乳酸を含有しない第１の相と、乳酸の水溶液を含有し実質的にラクチドを含有しない第２の相との二相を形成させ、第１の相を第２の相から分離し、第２の相から乳酸を回収して再循環させる、不純なラクチド溶液から乳酸を回収して再循環する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。不純なラクチドを有機溶媒で処理して全てのラクチドと全ての酸性不純物とを含有する溶液を形成させ、次いで酸性不純物を水で抽出するものである。
【０００６】
また、ラクチドをベンゼンまたはアルキル基置換ベンゼンと水溶性のエーテル類、酢酸エチル、アセトンから選ばれた有機溶媒との混合溶媒にて再結晶することを特徴とする、ラクチドの精製方法が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。該発明は、ラクチドを重合して得たポリ乳酸の分子量が１０００〜５０００程度である原因は、含まれる残留イソプロピルアルコールによるものとし、これを除去するために上記有機溶媒を使用し再結晶するものである。
【０００７】
また、Ｌ−ラクチドおよび／またはＤ−ラクチド、並びにメソ−ラクチドを含む混合物と水とを接触させることによりメソ−ラクチドを除去することを特徴とするラクチドの精製方法が開示されている（例えば、特許文献６参照。）。該方法は、メソ−ラクチドがＬ−ラクチドあるいはＤ−ラクチドよりも水に対する溶解速度が速く、加水分解速度も速いこと、溶融ラクチドに水を添加することでメソ−ラクチドの加水分解速度を速め、かつこれを冷却してＤ−ラクチドやＬ−ラクチドを析出させ、より回収率を向上させ、粗ラクチドと水を一定時間接触させることにより、メソ−ラクチドを優先的に水相に移動させて溶解させ、その一部を加水分解できるため粗ラクチドよりメソ−ラクチドを効率よく除去するものである。
【０００８】
【特許文献１】
特許公報第３０６５３８４号
【特許文献２】
特表平７−５０３４９０号公報
【特許文献３】
特許公報第３２３６２８９号
【特許文献４】
特許公報第２７４４６９６号
【特許文献５】
特許公報第２９５９３７５号
【特許文献６】
特開平７−１６５７５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許公報第２７４４６９６号記載の方法では、遊離酸を効率よく除去する有効な方法であるが、加水分解の影響を少なくするには常温以下で溶解させなければならず、この範囲では溶解度が低いため多量の溶媒を必要とする。また、この溶液を濃縮して晶析するには多量の蒸発エネルギーを必要とする。加えて、水と非反応性の有機溶媒に粗ラクチドを溶解させ、これを水と接触させて酸成分を抽出する方法では、Ｌ−ラクチドまたはＤ−ラクチドとメソ−ラクチドとの分離が十分ではない。
【００１０】
また、特許公報第２９５９３７５号記載の方法でも、ベンゼンやアルキル置換ベンゼン、水溶性のエーテル類などの有機溶媒との混合溶媒を使用する必要があり、併用によって溶媒回収および再使用が困難となる。
【００１１】
また、特開平７−１６５７５３号公報に記載される方法では、粗ラクチド蒸気を７０〜１１０℃の温度で液体状で回収し、この溶融粗ラクチドにほぼ等量の水を混合してスラリーを形成させるとともに水洗し、該スラリーをろ過した後にラクチドを回収している。該方法は、メソ体を多く含むＤＬ−ラクチド反応物の精製においては有効な方法であるが、高温で水に接触させるため、Ｄ−ラクチドやＬ−ラクチドのロスが大きく収率に劣る場合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ラクチドの製造方法について詳細に検討した結果、含水粗ラクチドに共沸脱水溶媒を添加して共沸脱水した後に該溶液を冷却すると実質的にラクチドを晶析精製することができ、一つの反応容器で脱水と精製とを同時に行うことができるため操作が簡便であり、得られるラクチドの回収率が高く、しかも遊離酸の除去効率に優れることを見出し本発明を完成させた。特に、含水粗ラクチドが、粗ラクチドの水洗物であればより純度の高いラクチドを効率よく製造することができる。また、このように精製されたラクチドを原料として製造されたポリ乳酸は、その特性に優れる。すなわち、上記課題は、以下の（１）〜（９）によって解決される。
【００１３】
（１）  含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物を共沸脱水し、共沸脱水後の溶媒を用いてラクチドを晶析し、該溶媒を固液分離して共沸溶媒相と固相とに分離し、該固相のラクチドを回収することを特徴とする、ラクチドの製造方法。
【００１４】
（２）  該共沸脱水条件が、温度６０℃以下であることを特徴とする、上記（１）記載のラクチドの製造方法。
【００１５】
（３）  該混合物に含まれる水と共沸溶媒との合計量が、粗ラクチドの０．５〜３質量倍である、上記（１）または（２）に記載のラクチドの製造方法。
【００１６】
（４）  共沸脱水後の該溶媒の水分濃度が、３質量％以下であることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のラクチドの製造方法。
【００１７】
（５）  粗ラクチドが、乳酸から乳酸オリゴマーを形成し、該オリゴマーを解重合および環化反応を行ってラクチドを形成し、該ラクチドを蒸気として回収したものである、上記（４）記載のラクチドの製造方法。
【００１８】
（６）  該含水ラクチドが、粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成し、該スラリーを固液分離して乳酸および／または乳酸オリゴマーを含む水相とラクチドを含む固相とに分離し、該固相から回収したラクチド粉状体である、上記（５）記載のラクチドの製造方法。
【００１９】
（７）  上記（１）記載の共沸溶媒相と上記（６）記載の水相との混合物を加熱し、該混合物に含まれる乳酸オリゴマーを乳酸に加水分解し、該乳酸をラクチド製造原料として使用することを特徴とする、上記（６）記載のラクチドの製造方法。
【００２０】
（８）  上記（１）〜（７）のいずれかの方法で製造したラクチドを用いてポリ乳酸を製造する方法。
【００２１】
（９）  粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成した後に該スラリーを固液分離して得た水相と、該固液分離で回収したラクチドに共沸溶媒を添加して共沸脱水、晶析および固液分離して得た共沸溶媒相とを混合し、該混合液を加熱して含まれる乳酸オリゴマーを乳酸に加水分解することを特徴とする、乳酸の製造方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第一は、含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物を共沸脱水し、共沸脱水後の溶媒を用いてラクチドを晶析し、該溶媒を固液分離して共沸溶媒相と固相とに分離し、該固相のラクチドを回収することを特徴とする、ラクチドの製造方法である。
【００２３】
Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、またはＤ−ラクチドとＬ−ラクチドとの混合物（以下、「ＤＬ−ラクチド」とも称す。）を製造すると、一般に乳酸および乳酸オリゴマー等の遊離酸成分およびメソ−ラクチド、水等の不純物が含まれる。従来は、粗ラクチドに乳酸に対して非反応性の有機溶媒を添加し、または有機溶媒と水とを添加してラクチドに含まれる不純物を除去していたが、有機溶媒相と水相とを形成させる方法は、ラクチドの溶解度以下で行う必要があり、その後の溶媒濃縮処理では多量のエネルギーを必要とする。本発明では、含水粗ラクチドを共沸溶媒によって共沸脱水し、その後にラクチドを含む共沸溶媒を冷却してラクチド結晶を析出させて実質的に晶析処理を行い、簡便な操作で精製ラクチドを製造することができる。含水粗ラクチドの共沸溶媒による共沸脱水は、粗ラクチド含有共沸溶媒、すなわち溶液の状態であっても、粗ラクチド含有共沸溶媒スラリーの状態であっても実施することができる。スラリーであれば共沸溶媒量の使用量を低減することができ、共沸脱水の際の加熱エネルギー量や回収エネルギーも減少することができ、溶媒のストック量やストック場所を減少させることができ有利である。また、共沸脱水を低温で行えばラクチドの熱による重合や水存在下での加水分解を抑制でき、ラクチドの回収率を高めることができる。加えて、晶析操作を行うには目的物の加水分解を防止するために目的物を脱水および／または乾燥させる必要があるが、スラリーを共沸脱水溶媒を用いて脱水すると特別の乾燥操作が不要である。
本発明のラクチドの製造方法を、図１に示すフローシートに従って説明する。
【００２４】
本発明では、含水粗ラクチドに共沸溶媒を添加する。含水粗ラクチドとしては、粗ラクチドの水洗物がある。含水粗ラクチドに共沸溶媒を添加して粗ラクチド共沸脱水スラリーを形成し、これを共沸脱水して水を除去する。共沸脱水の進行に伴って共沸溶媒中のラクチドが濃縮され、低温で共沸蒸留するとラクチドの加水分解も抑制できるため遊離酸の増加を防止できる。脱水後のラクチド含有共沸溶媒を用いて晶析するとラクチド結晶が析出し、析出ラクチドを固液分離すると固相にＬ−ラクチドやＤ−ラクチドを回収することができる。従って、共沸脱水と晶析とを同じ溶媒を使用して行うことができ、操作が簡便である。なお、晶析後の共沸溶媒相には、乳酸ダイマーや乳酸トリマーなどの乳酸オリゴマーが含まれる。
【００２５】
ここに、本発明で対象とする「粗ラクチド」は、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチドのいずれでもよく、ＤＬ−ラクチドであってもよい。また、いかなる方法で製造されたものであってもよい。このようなラクチドの製造方法としては、例えば特表平７−５０３４９０号公報、特開平７−５０６２４２号公報、特許公報第３２３６２８９号などに記載されるいずれの方法であってもよく、その他の方法であってもよい。好ましくは、該粗ラクチドが、乳酸から乳酸オリゴマーを形成し、該オリゴマーを解重合および環化反応を行ってラクチドを形成し、該ラクチドを蒸気として回収したものである。融点以上では溶融ラクチドとして存在し、該溶融ラクチドを急冷固化させるとラクチド固化物となる。このような粗ラクチドには、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチド、メソ−ラクチド、乳酸モノマー、乳酸ダイマー、酸成分その他の成分が不純物として含まれている。
【００２６】
本発明で使用する含水粗ラクチドは、溶融ラクチドや粗ラクチド固化物等の粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成し、該スラリーを固液分離して乳酸および／または乳酸オリゴマーを含む水相とラクチドを含む固相とに分離し、該固相から回収したラクチド粉状体であることが好ましい。粗ラクチドを水と混合し、該溶液を撹拌すると、粉砕して表面積が大きくなった粗ラクチドが水と接触してラクチドスラリーが形成され、含まれる遊離酸成分やメソ−ラクチドが水に移行する。その後に固液分離すれば遊離酸成分やメソ−ラクチドが除去され、精製したラクチドを得ることができる。溶融ラクチドに水を添加すると、高温でラクチドと水とが接触するため、Ｄ−ラクチドおよび／またはＬ−ラクチドが分解して水相に移行するためラクチドの回収率が低下するが、本発明では、該水相に含まれる乳酸をラクチド製造工程で再利用できるため、ラクチドの製造収率を低下させることがない。なお、粗ラクチドとしてラクチド固化物を使用すると、低温で水洗できるためＤ−ラクチドおよび／またはＬ−ラクチドの分解ロスが抑制される。特に、粗ラクチド固化物に含まれる遊離酸はラクチドに内包されて存在するため、これを粉砕などして水相中でスラリー化させラクチドの表面積を拡大させた場合には、遊離酸の水への溶解率が向上して好ましい。なお、粗ラクチドと水との混合およびスラリーの形成は、メソ−ラクチドや遊離酸がＬ−ラクチドあるいはＤ−ラクチドよりも水に対する溶解速度が速く、加水分解速度も速いこと、および溶融ラクチドに水を添加することでメソ−ラクチドの加水分解速度を速め、かつこれを冷却してＤ−ラクチドやＬ−ラクチドを析出させ、より回収率を向上させ得ることに着目してなされたものである。粗ラクチドと水とを一定時間接触させることで、メソ−ラクチドや遊離酸を優先的に水相に移動して除去することができる。
【００２７】
なお、粗ラクチド固化物は、予め粉砕してその表面積を拡大させたものを水洗することが好ましい。粉砕する方法としては、圧縮、衝撃、摩擦、せん断などのいずれを利用したものであってもよい。扱う材料の大きさにより、数十センチのものを数センチに砕く粗砕機（ジョークラッシャ，ハンマミルなど）、数十ミリのものを１０〜数ミリに砕く中間破砕機（ロールクラッシャ，エッジランナなど）、１０〜１ミリ程度のものを数十ミクロンに砕く粉砕機（ボールミル，チューブミルなど）、数百ミクロンのものを数ミクロンに砕く微粉砕機（ジェットミル，コロイドミルなど）などがある。粉砕前の粗ラクチドの大きさにより、これらの２種以上を併用してもよい。なお、スラリー形成は、粗ラクチド固化物の粉砕物に水を混合して行ってもよく、粗ラクチド固化物に水を混合し、この混合物を撹拌等して粗ラクチドの粉砕とスラリー形成とを同時に行ってもよい。
【００２８】
スラリー中の粗ラクチドの平均粒度は、３０メッシュ以下であることが好ましく、より好ましくは１００メッシュ以下、特に好ましくは２００メッシュ以下である。３０メッシュを超えると表面積拡大の効果が少なく、メソ−ラクチドや遊離酸の除去効率が低下する場合がある。次いで、粗ラクチド固化物に水を添加し混合してスラリーを形成する。
【００２９】
使用する水の種類には特に制限はないが、水道水、工業用水、イオン交換水、脱イオン水などを好ましく使用することができる。溶融ラクチドと水を接触させる場合には、溶融ラクチドの温度に依存してラクチドと水との接触温度が変化するが、より低温であることがラクチドの加水分解を抑制できる点で好ましい。一方、常温で固体である粗ラクチド固化物に水を混合してスラリーを調製する際には、該スラリーの温度は−５〜５０℃であることが好ましく、より好ましくは０〜３０℃、更に好ましくは５〜２５℃である。−５℃を下回るとメソ−ラクチドの除去効率が低下し、一方、５０℃を超えるとＤ−ラクチドやＬ−ラクチドの回収率が低下する場合がある。また、粗ラクチドに接触させる水の量や、該スラリー形成に使用する水の量は含まれるＤ−ラクチド、Ｌ−ラクチド、メソ−ラクチドの組成比や、乳酸モノマー、乳酸ダイマー、その他の不純物の含有量によって適宜選択することができる。最終的に粗ラクチドの質量に対して０．５〜１０質量倍となることが好ましく、より好ましくは０．７〜４質量倍、さらに好ましくは０．８〜２質量倍とする。０．５質量倍を下回ると、メソ−ラクチドや遊離酸の除去効率が低下し、その一方、１０質量倍を超えるとＤ−ラクチドやＬ−ラクチドの回収率が低下する場合がある。
【００３０】
粗ラクチドと水との接触時間は、５時間以下、好ましくは３時間以下、さらに好ましくは１時間以下である。５時間を越えると、使用する水の量や水温にもよるが、Ｄ−ラクチドやＬ−ラクチドも水相中に移行し、これらの回収率が低下するため好ましくない。なお、本発明において、粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成する方法としては、例えば、ホモジナイザーを使用し、水と粗ラクチド固化物とを仕込み粉砕および撹拌してスラリーを調製する方法がある。この場合、上記水との接触時間は、水を添加して撹拌を開始後の時間で近似させることができる。粗ラクチドはホモジナイザー中で容易に粉砕されるからである。
【００３１】
該スラリーは撹拌し、ろ過、静置などによって固液分離すると、水溶性成分である乳酸モノマー、乳酸ダイマー、メソ−ラクチド、酸成分などが移行した水相と、実質的に酸成分が除去されたＬ−ラクチドおよび／またはＤ−ラクチドである固相とを得ることができる。固相の粗ラクチドはスラリーを経ているため一般には粉状体で存在する。
【００３２】
本発明で使用する含水粗ラクチドは水を含む粗ラクチドであり、上記粗ラクチド粉状体は含水している。このような場合には、これをそのまま「含水粗ラクチド」として使用することができる。また、溶融ラクチドが水蒸気と共にラクチド蒸気を回収したものである場合には、これを「含水粗ラクチド」として使用することができる。ラクチドは難水溶性であるため、本発明において「含水粗ラクチド」とは、水と粗ラクチドとの混合物における水含有量が、０．５〜１０質量％のものをいう。
【００３３】
本発明では、該含水粗ラクチドに共沸溶媒を添加する。このような共沸溶媒としては、ラクチドと反応しない溶媒であって、水との共沸組成を形成するものである。更に好ましくは、該共沸溶媒がラクチドの晶析溶媒としても使用できるものである。このような共沸溶媒としては、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、キシレンなどがある。
【００３４】
含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物中で、該粗ラクチドはスラリーを形成することが好ましい。例えば、上記粗ラクチド粉状体を使用する場合には、共沸溶媒の添加および撹拌によって容易にスラリーを形成する。一方、粗ラクチドがブロック状である場合には、共沸溶媒との混合物を、ホモジナイザー等を使用して混合および撹拌すれば容易にスラリーを調製することができる。
【００３５】
該スラリー中の粗ラクチドの平均粒度は、３０メッシュ以下であることが好ましく、より好ましくは１００メッシュ以下、特に好ましくは２００メッシュ以下である。３０メッシュを超えると表面積拡大の効果が少なく、脱水に長持間を要する場合がある。
【００３６】
含水粗ラクチドと共沸溶媒との混合物に含まれる水と共沸溶媒との合計量は、粗ラクチドの０．５〜３質量倍であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．５質量倍、特に好ましくは０．８〜１．５質量倍である。該混合物中で粗ラクチドはスラリーとして存在するが、３質量倍を超えると蒸発させる溶媒量が多くなり、加熱エネルギーが大量になって不利である。一方、０．５質量倍を下回ると、粗ラクチドに含まれる不純物の除去効率が低下して不利となる。
【００３７】
該共沸脱水条件は、温度６０℃以下であることが好ましく、より好ましくは４０〜５５℃、特に好ましくは３０〜５０℃である。６０℃を超えると水存在下でラクチドを加水分解する場合があり、脱水が進行した際には含まれる遊離酸成分、例えば乳酸を縮合して乳酸オリゴマー等の形成など、副反応を生ずる虞れがある。共沸脱水の際の圧力は、１０〜１１０ｈＰａであることが好ましく、より好ましくは３０〜８０ｈＰａである。この範囲であれば、遊離酸の発生も抑制でき水の発生を抑制でき、乳酸オリゴマー形成などの副反応も少なく好ましい。
【００３８】
共沸脱水後の該混合物の水分濃度は、３質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以下である。３質量％を上回ると含まれる水によってラクチドが加水分解する虞れがある。
【００３９】
本発明では、共沸脱水後の濃縮したラクチドを含有する共沸溶媒を用いてラクチドの晶析を行う。晶析温度は使用する溶媒によって適宜選択することができ、一般には２５〜１００℃であることが好ましく、より好ましくは２５〜８０℃である。晶析温度が１００℃であれば、Ｄ−ラクチドやＬ−ラクチド、ＤＬ−ラクチドなどの溶質を共沸溶媒中に溶解させることができる。また、温度が２５℃であれば溶媒中に溶解したラクチドが共沸溶媒中に十分に析出できる。なお、晶析方法としては、上記加熱や冷却による方法に限られず、上記した共沸脱水後の濃縮したラクチドを含有する共沸溶媒を減圧または常圧で濃縮して目的物を析出させることもできる。次いで、ラクチド結晶を含む溶媒液を固液分離し、固相のラクチドを回収する。固液分離は、遠心分離、ろ過、遠心ろ過などのいずれの方法を使用してもよい。
【００４０】
晶析に使用した溶媒は再度晶析用の溶媒として使用することができるが、本発明では、上記した粗ラクチドを水洗した後の水相と混合し、両者に含まれるメソ−ラクチドや乳酸モノマー、乳酸オリゴマー等を再利用することが好ましい。
具体的には、粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成すると共に水洗し、水洗したラクチドを含む水相を固液分離して得た水相と、該晶析後の共沸溶媒とを混合し、該混合物を加熱する。加熱温度は、常圧で９０℃〜加熱還流温度以下で十分である。該加熱によってメソ−ラクチドや乳酸モノマー、乳酸オリゴマー等が乳酸に加水分解され、水相に移行する。従って、加熱後の混合物を蒸留して共沸溶媒を除去すると、乳酸含有水溶液が得られる。この水溶液に含まれる乳酸は、メソ−ラクチドからはその分解物であるＤ−乳酸とＬ−乳酸である。含水粗ラクチドがＬ−ラクチドの場合にはＬ−乳酸となり、同様に含水粗ラクチドがＤ−ラクチドである場合にはＤ−乳酸となる。含水ラクチドがＤ−ラクチド、Ｌ−ラクチド、ＤＬ−ラクチドのいずれの場合でもメソ−ラクチドが不純物として含まれるため、本発明では特に含水ラクチドがＤＬ−ラクチドであるとラクチド収率が高い。該加熱によって得た乳酸水溶液にはＤ−乳酸とＬ−乳酸とが含まれており、これをラクチド原料としてラクチド製造工程で再利用できるからである。このような含水粗ＤＬ−ラクチドとしては、溶融ＤＬ−ラクチドを水晶析したものが例示できる。
【００４１】
本発明のラクチドの製造方法は、回分式で行うこともでき連続式で行うこともできる。
【００４２】
なお、該乳酸は、ラクチド製造工程で使用する場合に限られない。この点で、本発明の第二は、粗ラクチドに水を混合してスラリーを形成した後に該スラリーを固液分離して得た水相と、該固液分離で回収したラクチドに共沸溶媒を添加して共沸脱水、晶析および固液分離して得た共沸溶媒相とを混合し、該混合物を加熱して含まれる乳酸オリゴマーを乳酸に加水分解することを特徴とする、乳酸の製造方法である。該乳酸は、ラクチド原料としてラクチド合成系で使用することができ、乳酸として他の工業目的に使用することができる。
【００４３】
本発明の第三は、第一の方法で製造したラクチドを用いてポリ乳酸を製造する方法である。本発明の精製ラクチドの製造方法によれば、Ｄ−ラクチドおよび／またはＬ−ラクチドを高収率で製造することができ、しかも純度が高い。Ｌ−ラクチドはＬ−乳酸から製造され、Ｄ−ラクチドはＤ−乳酸から製造され、ＤＬ−ラクチドは、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との混合物から製造されるため、粗ラクチドとしてＤ−ラクチドやＬ−ラクチドとの含有率の高いものを使用すると、精製Ｄ−ラクチド、精製Ｌ−ラクチド、または精製ＤＬ−ラクチドを製造することができる。一方、ラクチドを原料としてポリ乳酸を製造する場合に、Ｄ−ラクチドを原料とする場合、Ｌ−ラクチド、またはＤＬ−ラクチドを使用する場合とでは、得られるポリ乳酸の特性が異なる。本発明では、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチドの純度が高くしかも収率が高いため、これを用いてポリ乳酸を製造すると、使用原料に基づく特性の異なるポリ乳酸を製造することができる。
【００４４】
ラクチドからポリ乳酸を製造する方法自体は、従来公知の方法を採用することができ、例えば特許公報第２６２１８１３号、特許公報第２８６２７０１号、特許公報第３１２７７７０号などに記載されている。本発明によるポリ乳酸は、原料の精製度が高いために原料に基づくポリ乳酸の特性を奏し、その生分解性によって、手術用縫合糸、徐放性カプセル、骨折時補強材などの医療用具に好適に使用でき、また生分解性ポリマーとして、自動車部品、電子機器の筐体などにも商品化され、各種用途に適する。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。なお、各実施例における測定は，以下の方法によった。また、各実施例および比較例の結果を表１１および表１２に示す。
【００４６】
（１）遊離酸量（％）
粗ラクチド、水洗結晶、晶析結晶中の遊離の酸がすべて乳酸と仮定して、中和滴定によるアルカリ消費量から重量換算した。
【００４７】
（２）ラクチド回収率（％）
水洗或いは晶析前の反応物及び結晶中のラクチド量に対し、取得した結晶中に回収されたラクチド量の割合。
【００４８】
【数１】
2004149419.tif 000003
【００４９】
（３）メソ体除去率（％）
水洗或いは晶析前の反応物及び結晶中のメソ−ラクチドが、溶解または加水分解により洗液中に移行して除去された割合で、次式より求める。
【００５０】
【数２】
2004149419.tif 000004
【００５１】
（実施例１：脱水温度５０℃）
（１）９０質量％Ｌ−乳酸水溶液９００ｇ（９モル、光学純度９９．０％）を撹拌機付きのフラスコに仕込み、触媒として酸化第一スズ（以下、ＳｎＯと称す。）３．６ｇを添加し、加熱脱水を開始し徐々に減圧し、２時間かけて最終的に１６０℃、２０ｈＰａとした。さらに、この状態で１時間脱水を続けプレポリマーを合成した。上記プレポリマーを別のフラスコに移し、減圧を２０ｈＰａとし徐々に昇温し、最終的に２２０℃に保って、留出した粗ラクチドを受器に捕集した。受器は氷冷し粗ラクチドを固化させた。反応蒸留は２時間で終了した。粗ラクチドの収量は６１０ｇであり、その組成は下記表１の通りであった。なお、表中の「Ｄ＋Ｌ−ラクチド」とは、Ｄ−ラクチドとＬ−ラクチドとの混合物であり、組成比率はＤ−ラクチドとＬ−ラクチドとの各々の組成比率の合計である。他表においても同様である。
【００５２】
【表１】
2004149419.tif 000005
【００５３】
（２）次に、上記の固形状態の粗ラクチドを乳鉢で粗粉砕後、粗ラクチド６００ｇをステンレス製のカップに移し、２０℃の水を６００ｇ加えて、その後得られたスラリーを温度２０℃に保ちつつホモジナイザーで粉砕しながら１０分間水洗し、クリーム状のスラリーを得た。上記スラリーを遠心濾過した後、更に仕込み粗ラクチドと等重量の水６００ｇを結晶ケークに噴霧して結晶を洗浄し、再度遠心濾過してラクチドの結晶を分離した。分離したラクチド結晶の収量は５１０ｇで組成は下記表２の通りであった。
【００５４】
【表２】
2004149419.tif 000006
【００５５】
（３）上記含水Ｌ−ラクチド結晶２００ｇを、撹拌機、ラシヒリング充填塔及び冷却器の付いたフラスコに移し、ＭＩＢＫを２６０ｇ加え撹拌下で徐々に減圧にして１１０ｈＰａとして加熱を開始した。スラリー温度４７℃の時点で、塔頂からＭＩＢＫと水の共沸組成液が留出した。その後、スラリー温度が６０℃を越えないように圧力を調節して、スラリー中の水分濃度が０．２質量％になるまで脱水を続けた。最終的に圧力は８５ｈＰａで、脱水に１．５時間を要した。留出液量は７６ｇで水分濃度は１０．２質量％であった。
【００５６】
（４）次に、減圧を解きＭＩＢＫを９ｇ添加して撹拌下６０℃で結晶を溶解し５分間保ち、続いて冷却して晶析し、２５℃として１時間保ち、結晶を遠心濾過して分離し、５５℃、減圧下に乾燥した。得られたＬ−ラクチドは１５０ｇで組成は下記表３の通りであった。
【００５７】
【表３】
2004149419.tif 000007
【００５８】
（実施例２：脱水温度３０℃）
（１）実施例１の水洗で得られた含水Ｌ−ラクチド結晶２００ｇを、撹拌機、ラシヒリング充填塔及び冷却器の付いたフラスコに移し、ＭＩＢＫを２４０ｇ加え撹拌下で徐々に減圧にして４０ｈＰａとして加熱を開始した。スラリー温度が２８℃で、塔頂からＭＩＢＫと水の共沸組成液が留出した。その後、スラリー温度が４０℃を越えないように圧力を調節して、スラリー中の水分濃度が０．２％になるまで脱水を続けた。最終的に圧力は３５ｈＰａで、脱水に１．１時間を要した。留出液量は６６ｇで水分濃度は１２．８質量％であった。
【００５９】
（２）次に、減圧を解きＭＩＢＫを１７ｇ添加して撹拌下６０℃で結晶を溶解し５分間保ち、続いて冷却して晶析し、２５℃として１時間保ち、結晶を遠心濾過して分離し、５５℃、減圧下に乾燥した。得られたＬ−ラクチドは１５１ｇで組成は下記表４の通りであった。
【００６０】
【表４】
2004149419.tif 000008
【００６１】
（実施例３）  ＤＬ−ラクチドの精製
（１）９０質量％ＤＬ−乳酸水溶液９００ｇ（９モル）を撹拌機付きのフラスコに仕込み、触媒としてＳｎＯ３．６ｇを添加し、加熱脱水を開始し徐々に減圧し、２時間かけて最終的に１６０℃、２０ｈＰａとした。さらに、この状態で１時間脱水を続けプレポリマーを合成した。上記プレポリマーを別のフラスコに移し、減圧を２０ｈＰａとし徐々に昇温し、最終的に２２０℃に保って、留出した粗ラクチドを受器に捕集した。受器は氷冷し粗ラクチドを固化させた。反応蒸留は３時間で終了した。粗ラクチドの収量は６０７ｇであり、その組成は下記表５の通りであった。
【００６２】
【表５】
2004149419.tif 000009
【００６３】
（２）上記の固形状態の粗ラクチドを乳鉢で粗粉砕後、粗ラクチド６００ｇに、３０℃の水を６００ｇ加えて、その後得られたスラリーの温度を３０℃に保ちつつホモジナイザーで粉砕しながら１時間水洗し、クリーム状のスラリーを得た。次に、上記スラリーを遠心濾過して、更に仕込み粗ラクチドと等重量の水６００ｇを結晶ケークに噴霧して結晶を洗浄し、再度遠心濾過してラクチドの結晶を分離した。分離したラクチド結晶の収量は３３０ｇで組成は下記表６の通りであった。
【００６４】
【表６】
2004149419.tif 000010
【００６５】
（３）上記含水ＤＬ−ラクチド結晶１５０ｇを、撹拌機、ラシヒリング充填塔及び冷却器の付いたフラスコに移し、ＭＩＢＫ１９５ｇ加え撹拌下で徐々に減圧にして１１０ｈＰａとして加熱を開始した。スラリー温度が４６℃で、塔頂からＭＩＢＫと水の共沸組成液が留出してきた。その後、スラリー温度が６０℃を越えないように圧力を調節して、スラリー中の水分濃度が０．２質量％になるまで脱水を続けた。最終的に圧力は８５ｈＰａで、脱水に１．５時間を要した。留出液量は５８ｇで水分濃度は１０．０質量％であった。
【００６６】
（４）次に、減圧を解きＭＩＢＫを７ｇ添加して撹拌下９０℃で結晶を溶解し５分間保ち、続いて冷却して晶析し、２５℃として１時間保ち、結晶を遠心濾過して分離し、５５℃、減圧下に乾燥した。得られたＬ−ラクチドは１１８ｇで組成は下記表７の通りであった。
【００６７】
【表７】
2004149419.tif 000011
【００６８】
（実施例４：遠心濾過後の水洗液及び晶析溶媒からの乳酸の回収）
（１）実施例３において、溶媒晶析の遠心濾過後に得たラクチド、メソ−ラクチド及び乳酸等を含むＭＩＢＫ１００ｇに、水洗後の遠心濾過後に得た洗液１００ｇを、撹拌下に混合し、加熱して９０℃に３時間保った。撹拌下液温を２５℃まで冷却して、その後撹拌を止め２時間静置した。上層にＭＩＢＫ、下層に乳酸を含む水が分離した。下層の水をフラスコに抜き出し計量したところ１１３ｇであった。
【００６９】
（２）フラスコをエバポレーターにセットして、１００ｈＰａに減圧して加熱を開始した。その後、水の留出量に合わせて徐々に減圧した。最終的に、２０ｈＰａとしフラスコ内の液量が５１ｇになるまで脱水し９０％の乳酸水溶液を得た。得られた９０％乳酸は、無色で食品添加物規格に適合し、その含量は下記表８の通りであった。
【００７０】
【表８】
2004149419.tif 000012
【００７１】
（比較例１）
実施例１の水洗で得られた含水Ｌ−ラクチド結晶１００ｇを、ＭＩＢＫ１００ｇによる共沸脱水を行わずに９０℃で溶解し５分間保ち、続いて２５℃で１時間保ち晶析し、結晶を遠心濾過して分離して５５℃、減圧下に乾燥した。
【００７２】
得られたＬ−ラクチドは５４ｇで、組成は下記表９の通りであった。晶析前に脱水した場合に比べ、遊離酸量が多く、ラクチドの回収率が低かった。
【００７３】
【表９】
2004149419.tif 000013
【００７４】
（比較例２）
実施例３の水洗で得られた含水ＤＬ−ラクチド結晶１５０ｇを、４０℃減圧下に乾燥したもの１００ｇを、ＭＩＢＫ１００ｇに９２℃で溶解し５分間保ち、続いて２５℃で１時間保って晶析し、結晶を遠心濾過して分離し、５５℃、減圧下に乾燥した。
【００７５】
得られたＬ−ラクチドは８６ｇで、組成は下記表１０の通りであった。実施例３で晶析前に脱水した場合とほぼ同様の結果であったが、水洗後の乾燥に６時間を必要とした。
【００７６】
【表１０】
2004149419.tif 000014
【００７７】
【表１１】
2004149419.tif 000015
【００７８】
【表１２】
2004149419.tif 000016
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、含水粗ラクチドに含まれる水を共沸脱水し、その後に該共沸溶媒を冷却することで晶析し、精製したラクチドを簡便に製造することができる。特に、含水粗ラクチドとして、粗ラクチドの水洗物を使用すると、水洗によって遊離酸およびメソ−ラクチドが除去されているため、より精製度の高いラクチドを得ることができる。
【００８０】
晶析後の溶媒にはラクチドやメソ−ラクチドなどが含有するが、これ粗ラクチドの水洗溶液と合わせて加熱すると、含まれる乳酸オリゴマーなどが乳酸に分解するため、これを蒸留すると乳酸水溶液を得ることができる。該乳酸水溶液に含まれる乳酸は、Ｄ体およびＬ体が含まれるため、ＤＬ−ラクチドの製造系で再使用すると、粗ラクチドの収率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい態様の一例の工程を示すフローである。
【図１】
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