(57)【要約】グリコール酸オリゴマーを溶媒の存在下または不存在下に加熱して解重合するグリコリドの製造方法において、解重合を安定的に実施することができる製造方法が提供される。グリコール酸オリゴマーを含有する解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御するか、解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させるか、または解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御し、かつ、解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させて、解重合反応を行う。【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリコール酸オリゴマーを溶媒の存在下または不存在下に加熱して解重合するグリコリドの製造方法において、
（１）グリコール酸オリゴマーを含有する解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御するか、
（２）解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させるか、または
（３）解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御し、かつ、解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させて、
解重合反応を行うことを特徴とするグリコリドの製造方法。
【請求項２】
グリコール酸オリゴマーに含まれるアルカリ金属イオン量を０.００１質量％以下に制御することにより、解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
グリコール酸オリゴマーに二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を含有させることにより、解重合反応系内に二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させる請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
グリコール酸と二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物とを含むグリコール酸組成物を用いて縮合反応することによりグリコール酸オリゴマーを生成させ、それによって、グリコール酸オリゴマーに二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を含有させる請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
二価以上のカチオンの有機酸塩が、脂肪族カルボン酸塩である請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
二価以上のカチオンの有機酸塩が、αヒドロキシ酢酸塩である請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
二価以上のカチオンの有機酸塩が、乳酸アルミニウム、グリコール酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の有機酸塩である請求項１記載の製造方法。
【請求項８】
二価以上のカチオンの硫酸塩が、硫酸マグネシウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸ジルコニウム、及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫酸金属塩である請求項１記載の製造方法。
【請求項９】
解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物０．００１〜５質量％を存在させる請求項１記載の製造方法。
【請求項１０】
解重合反応系が、実質的にグリコール酸オリゴマーのみからなり、溶媒を含まないものである請求項１記載の製造方法。
【請求項１１】
解重合反応系が、グリコール酸オリゴマー及び溶媒を含むものである請求項１記載の製造方法。
【請求項１２】
溶媒が、アルカリ金属イオン含量が０．００１質量％以下のものである請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
グリコール酸オリゴマーを溶媒の存在下または不存在下に加熱して解重合するグリコリドの製造方法が、
(I)グリコール酸オリゴマー及び２３０〜４５０℃の沸点を有する有機溶媒を含む混合物を常圧下または減圧下に加熱して、混合物中でのグリコール酸オリゴマーの融液相の割合が０．５以下になるまで、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒に溶解させる工程、
(II)工程(I)で得られた溶液を常圧下または減圧下に加熱して、グリコール酸オリゴマーを解重合させ、解重合により生成したグリコリドを有機溶媒と共に解重合反応系外に留出させる工程、及び
(III)留出により得られた留出物からグリコリドを回収する工程
からなる一連の工程を含むものである請求項１記載の製造方法。
【請求項１４】
工程(I)において、可溶化剤として４５０℃超過の沸点を有する非塩基性有機化合物を混合物に加えて、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒に溶解させる請求項１３記載の製造方法。
【請求項１５】
可溶化剤が、アルカリ金属イオン含量が０．００１質量％以下のものである請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
工程(II)において、グリコリドと有機溶媒の留出時または留出後に、解重合反応系内にグリコール酸オリゴマーと有機溶媒とを追加して、連続的もしくは繰り返して解重合させる請求項１３記載の製造方法。
【請求項１７】
グリコール酸オリゴマーを溶媒の存在下または不存在下に加熱して解重合するグリコリドの製造方法が、グリコール酸オリゴマーと４５０℃超過の沸点を有する非塩基性有機化合物との混合物を二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物の存在下に加熱して解重合する方法である請求項１記載の製造方法。
【請求項１８】
非塩基性有機化合物が、４５０℃超過の沸点を有する極性有機溶媒である請求項１７記載の製造方法。
【請求項１９】
極性有機溶媒が、ポリアルキレングリコールである請求項１８記載の製造方法。
【請求項２０】
二価以上のカチオン量が、質量基準で、解重合反応系内に存在するアルカリ金属イオン量の等量から１００倍量の範囲内で存在するように二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させる請求項１、１３または１７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２１】
少なくとも１０質量％の水を含み、二価以上のカチオンの有機酸塩を含有するグリコール酸組成物。
【請求項２２】
グリコール酸１モル当たり、二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物０．０１〜１０ｇを含有する請求項２１記載のグリコール酸組成物。
【請求項２３】
グリコール酸１モル当たり、二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物０．０１〜１０ｇを含有するグリコール酸組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリコール酸の環状二量体エステルであるグリコリドの製造方法に関し、さらに詳しくは、グリコール酸オリゴマーを加熱して解重合するグリコリドの製造方法において、解重合反応を安定的に実施することができ、それによって、経済的かつ効率的にグリコリドを得ることができる製造方法に関する。
【０００２】
本発明の製造方法により得られるグリコリドは、生分解性ポリマーやガスバリヤ性を有するポリマーとして有用なポリグリコール酸及びグリコール酸共重合体の出発原料などとして好適である。
【背景技術】
【０００３】
ポリグリコール酸は、グリコール酸（即ち、α−ヒドロキシ酢酸）が脱水重縮合して形成される下記式で示されるポリエステルである。
【０００４】
【化学式１】
2004519485.tif 000002
【０００５】
上記式中、ｎは、繰り返し単位の数を表す。
【０００６】
ポリグリコール酸は、生分解性ポリマーであって、生体内では加水分解され、自然環境下では微生物によって水と炭酸ガスに代謝・分解される。このため、ポリグリコール酸は、医療用材料や汎用樹脂に代替する環境に優しいポリマー材料、ガスバリヤ性を有する材料として注目されている。しかし、グリコール酸の脱水重縮合により、高分子量のポリグリコール酸を得ることは困難である。
【０００７】
ポリグリコール酸を製造する他の方法として、グリコール酸の環状二量体エステルであるグリコリドを合成し、このグリコリドを触媒（例えば、オクタン酸錫など）の存在下に開環重合する方法が知られている。得られるポリマーは、ポリグリコール酸であるが、グリコリドの開環重合体であることから、ポリグリコリドと呼ばれることがある。
【０００８】
【化学式２】
2004519485.tif 000003
【０００９】
（式中、ｎは、繰り返し単位の数を表す。）
【００１０】
グリコリドの開環重合により高分子量のポリグリコール酸を製造するには、高純度のグリコリドを出発原料として用いることが必要である。そのため、グリコリドを出発原料としてポリグリコール酸を工業的規模で生産するためには、高純度のグリコリドを経済的に供給する技術の確立が不可欠である。
【００１１】
グリコリドは、２分子のグリコール酸から２分子の水が脱離した構造の環状エステル化合物である。しかし、グリコール酸を直接脱水により環状エステル化反応させたのでは、グリコリドを得ることができない。そこで、グリコリドを製造する方法として、様々な提案がなされている。
【００１２】
米国特許第２，６６８，１６２号明細書には、グリコール酸オリゴマーを粉末状に砕き、得られた粉末を少量ずつ反応器に供給しながら（約２０ｇ／ｈｒ）、超真空下〔１２〜１５ｔｏｒｒ（１．６〜２．０ｋＰａ）〕、２７０〜２８５℃に加熱して解重合させ、生成したグリコリドを含む蒸気をトラップ捕集する方法が開示されている。この方法は、小スケールで実施することは可能であるが、スケールアップは困難であり、量産化には適していない。しかも、この方法では、加熱時にオリゴマーが重質物化して、多量の残渣として反応容器内に残るため、グリコリドの収率が低く、残渣のクリーニング操作も必要である。また、この方法では、グリコリド（融点＝８２〜８３℃）及び副生物が回収ラインの管内に析出し、閉塞等のトラブルを引き起こしやすい。
【００１３】
米国特許第４，７２７，１６３号には、熱安定性に優れたポリエーテルを基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とし、それに少量のグリコール酸をブロック共重合させてブロック共重合体とした後、該共重合体を加熱して解重合するグリコリドの製造方法が開示されている。しかし、このブロック共重合プロセスは、操作が煩雑で生産コストが高い。また、この方法では、グリコリド及び副生物が回収ラインの管内に析出し、閉塞等のトラブルを引き起こしやすい。
【００１４】
米国特許第４，８３５，２９３号及び米国特許第５，０２３，３４９号には、ポリグリコール酸オリゴマーなどのα−ヒドロキシカルボン酸のオリゴマーを加熱して融液となし、その融液の表面から生成し揮発するグリコリドなどの環状二量体エステルを窒素ガスなどの不活性ガスに同伴させ、アセトンや酢酸エチルのような低沸点溶媒中でストリッピングし、回収する方法が開示されている。この方法は、環状二量体エステルの生成速度が遅い、融液内での重質化物の生成が起こりやすい、大量の不活性ガスを吹き込むために予備加熱が必要であるなどの問題があり、生産コストを低くすることは困難である。
【００１５】
フランス特許２６９２２６３−Ａ１には、触媒を添加した溶媒にα−ヒドロキシカルボン酸またはそのエステル若しくは塩のオリゴマーを加えて、加熱下に攪拌して接触分解する環状二量体エステルの製造方法が開示されている。この方法は、環状二量体エステルを気相状態で連行するのに適した溶媒を用いて、常圧または加圧下にて行われ、気相を凝縮して環状二量体エステルと溶媒を回収している。その実施例には、原料として乳酸オリゴマーを用い、溶媒としてドデカン（沸点＝約２１４℃）を用いた例が示されているのみである。しかし、本発明者らがグリコール酸オリゴマーとドデカンを用いて、その実施例と同様の条件にて追試したところ、解重合反応開始と同時に重質物化が進行し、極めてわずかのグリコリドが生成した時点でグリコリドの生成が停止し、しかも反応残渣は、粘調でクリーニングに多大な労力を要した。
【００１６】
本出願人の出願に係る特開平９−３２８４８１号公報（米国特許第５,８３０,９９１号）には、グリコール酸オリゴマーなどのα−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを高沸点の極性有機溶媒中で加熱して解重合し、生成したグリコリドなどの環状二量体エステルを極性有機溶媒と共に留出させ、留出物から環状二量体エステルを回収する方法が開示されている。
【００１７】
その後の本発明者らの検討結果によれば、この方法において、極性有機溶媒として熱安定性に優れたポリアルキレングリコールエーテルを用いると、溶媒の再利用による低コスト化が可能であることが判明した。しかし、市販の工業用グレードのグリコール酸水溶液を用いてグリコール酸オリゴマーを合成し、該オリゴマーを高沸点の極性有機溶媒中で解重合させると、比較的短時間で反応液が黒色化し、重質物が反応容器の壁面に付着するため、高純度のグリコリドを経済的かつ高収率で得ることが困難である。
【００１８】
以上のような技術水準から見て、工業的規模で効率よく高純度のグリコリドを低コストで製造するには、さらなる改善が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、グリコール酸オリゴマーを解重合するグリコリドの製造方法において、安定的に解重合反応を実施することができ、経済的かつ効率的にグリコリドを製造することができる方法を提供することにある。
【００２０】
また、本発明の課題は、安定的に解重合反応を実施することができるグリコール酸オリゴマーの原料となるグリコール酸組成物を提供することにある。
【００２１】
本発明者らは、工業的規模での生産のために供給されている工業用グレードのグリコール酸水溶液を用いてグリコール酸オリゴマーを合成し、このオリゴマーを解重合した場合、解重合反応系が比較的短時間で不安定になる原因について探究したところ、該オリゴマーに含まれている微量のアルカリ金属イオンが原因であることが判明した。
【００２２】
工業用グレードのグリコール酸水溶液を精製するなどして、アルカリ金属イオン含量を特定の限度以下にまで低減したグリコール酸オリゴマーを合成し、該オリゴマーを解重合反応させたところ、解重合反応の長期安定性の得られることが見出された。
【００２３】
また、工業用グレードのグリコール酸水溶液であっても、これに二価以上のカチオンの硫酸塩を添加してグリコール酸オリゴマーを合成したところ、該オリゴマー中に含まれる二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩が安定化剤として作用して、アルカリ金属イオンが存在していても、解重合反応の長期安定性の得られることが見出された。さらに、アルカリ金属イオン含量をできるだけ低減し、かつ、二価以上のカチオンの硫酸塩及び有機酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の塩を安定化剤として含有させたグリコール酸オリゴマーを用いると、解重合の長期安定性がより顕著に改善されることが見出された。
【００２４】
解重合反応系としては、実質的にグリコール酸オリゴマー単独の系、グリコール酸オリゴマー、溶媒、及び所望により可溶化剤などの他の成分を含有する系などがある。これらの解重合反応系のアルカリ金属イオン含量を制御し、これらの解重合反応系に二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を存在させることなどが効果的である。そのため、グリコール酸オリゴマーだけではなく、溶媒や可溶化剤などを用いる場合には、これらの中のアルカリ金属イオン含量を制御することが有効である。
【００２５】
また、可溶化剤として適している高沸点の非塩基性有機化合物は、有機溶媒などの溶媒が存在していなくても、それ単独の使用でグリコール酸オリゴマーの解重合反応を円滑に行うことができる。
【００２６】
本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
かくして、本発明によれば、グリコール酸オリゴマーを溶媒の存在下または不存在下に加熱して解重合するグリコリドの製造方法において、
（１）グリコール酸オリゴマーを含有する解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御するか、
（２）解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させるか、または
（３）解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下に制御し、かつ、解重合反応系内に安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物を存在させて、
解重合反応を行うことを特徴とするグリコリドの製造方法が提供される。
【００２８】
また、本発明によれば、グリコール酸１モル当たり、二価以上のカチオンの硫酸塩または有機酸塩またはこれらの混合物０．０１〜１０ｇを含有するグリコール酸組成物が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
１．解重合反応系
本発明で採用することができる解重合法は、特に限定されず、例えば、溶融解重合法（米国特許第２,６６８,１６２号）、溶液解重合法（特開平９−３２８４８１号と対応する米国特許第５,８３０,９９１号）、固相解重合法などが挙げられる。
【００３０】
したがって、本発明において、「グリコール酸オリゴマーを含有する解重合反応系」とは、採用する解重合法に対応して、実質的にグリコール酸オリゴマーのみからなり、溶媒を含まない系、グリコール酸オリゴマーと溶媒とを含有する系などがある。
【００３１】
２．アルカリ金属イオン
解重合反応系に存在する量を抑制するアルカリ金属イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属のイオンである。これらの中でも、ナトリウムイオン及びカリウムイオンが多く含まれやすい。具体的に、市販されている工業用グレードのグリコール酸水溶液には、微量のナトリウムイオンが含まれており、その含量は、７０質量％のグリコール酸水溶液中０．０１質量％を超えることが多い。ナトリウムイオンを０．０１質量％含有しているグリコール酸水溶液を用いて、脱水重縮合により得られたグリコール酸オリゴマー中には、ナトリウムイオンが０．０２質量％程度の割合で含まれる。
【００３２】
３．アルカリ金属イオン含量の低減
本発明では、解重合反応系内にアルカリ金属イオンを実質的に含ませないことが好ましい。具体的には、本発明で用いたアルカリ金属イオン量の測定方法では、０．００１質量％が定量限界値であり、解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下、好ましくは０.００１質量％未満に制御することが好ましい。解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量が多すぎると、高温での加熱による解重合反応時に比較的短時間で解重合反応系の黒色化や不純物による生成グリコリドの汚染、反応容器の壁面への重質物の付着などが生じやすくなる。二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を安定化剤として解重合反応系内に存在させると、アルカリ金属イオン含量が多くても、解重合反応の安定性を維持することができるが、さらなる安定性を得るには、この場合でも、解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を低減させることが望ましい。
【００３３】
解重合反応系内にアルカリ金属イオンを実質的に含ませないようにする方法としては、グリコール酸オリゴマーのアルカリ金属イオン含量を低減する方法、溶媒や可溶化剤などのその他の成分のアルカリ金属イオン含量を低減する方法などがあり、これらの方法を組み合わせることが好ましい。
【００３４】
アルカリ金属イオンは、解重合反応に用いるグリコール酸オリゴマーにより解重合反応系内に持ち込まれることが多い。そこで、グリコール酸オリゴマーのアルカリ金属イオン含量を低減させることが望ましい。グリコール酸オリゴマーのアルカリ金属イオン含量を低減するには、出発原料のグリコール酸またはその水溶液を精製して、アルカリ金属イオンを低減する方法が有効である。また、アルカリ金属イオンを含有しないグリコール酸アルキルエステルを用いる方法も採用することができる。
【００３５】
グリコール酸オリゴマーは、グリコール酸やグリコール酸エステル、グリコール酸塩の縮合反応により得ることができる。アルカリ金属イオンを実質的に含まないグリコール酸やグリコール酸エステル、グリコール酸塩を用いると、アルカリ金属イオン含量が著しく低減されたグリコール酸オリゴマーを得ることができる。例えば、アルカリ金属イオンを含まないグリコール酸を得るには、工業用グレードのグリコール酸水溶液を用いて、イオン交換樹脂により脱イオン化する方法、グリコール酸を再結晶する方法などがある。
【００３６】
また、グリコール酸アルキルエステル、好ましくは炭素数が１〜４のアルキルエステル基を有するグリコール酸アルキルエステルを蒸留等により精製した後、それを加水分解することによって、高純度のグリコール酸を得ることができる。蒸留による精製は、グリコール酸の再結晶法よりも簡単であるため、工業的生産に適している。アルカリ金属イオンを実質的に含まないグリコール酸オリゴマーは、精製したグリコール酸アルキルエステルを縮合させて得ることもできる。グリコール酸アルキルエステルの縮合反応は、グリコール酸への加水分解工程を省略することができる。
【００３７】
アルカリ金属イオンを実質的に含まないグリコール酸とグリコール酸アルキルエステルの混合物を縮合することによって得られるグリコール酸オリゴマーも、本発明で用いるグリコール酸オリゴマーとして好適である。この混合物は、グリコール酸アルキルエステルにグリコール酸を加えるか、あるいはグリコール酸アルキルエステルの一部を加水分解することにより得ることができる。この混合物を用いると、グリコール酸アルキルエステル単独の縮合反応に比べて、反応速度を速くすることができる。
【００３８】
グリコール酸アルキルエステルは、シュウ酸ジアルキルの還元反応やグリコール酸オリゴマーの加アルコール分解などによって合成され、蒸留等により精製される。炭素数が１〜４のアルキルエステル基を有するグリコール酸アルキルエステルは、蒸留、加水分解、直接の縮合反応のしやすさなどの観点から好んで用いられる。これらの中でも、グリコール酸メチルが最も好ましい。
【００３９】
溶媒や可溶化剤などのその他の成分を解重合反応系内に存在させる場合には、これらのアルカリ金属イオン含量を０.００１質量％以下、好ましくは０.００１質量％未満にまで低減することが好ましい。これらの成分の精製は、蒸留やイオン交換樹脂を用いた脱イオン化などにより行うことができる。
【００４０】
４．二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩
グリコール酸オリゴマーを加熱して解重合する際に、解重合反応液が著しく着色したり、重質物が生成して反応容器の壁面に付着したり、留出液が汚染される現象が起こりやすい。特に解重合反応系内にアルカリ金属イオンが実質的に存在すると、そのような現象が起こりやすくなる。本発明の方法に従って、解重合反応の安定化のために、安定剤として二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を重合反応系内に存在させると、そのような現象を抑制することができる。
【００４１】
二価以上のカチオンの硫酸塩としては、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸ジルコニウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸金属塩が挙げられる。カチオンは、通常、二価乃至四価であるが、これに限定されない。硫酸鉄及び硫酸銅としては、硫酸第二鉄及び硫酸第二銅がそれぞれ代表的なものである。これらの硫酸塩の中でも、硫酸第二鉄がコスト面からみて有利である。有機酸塩としては、脂肪族酸、芳香族酸などの二価以上のカチオン塩の何れでもよい。共役酸である有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、乳酸、グリコール酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサ酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪族カルボン酸；フタル酸、安息香酸、サリチル酸などの芳香族カルボン酸；などが挙げられ、これらの中でも脂肪族カルボン酸が好ましい。特に、乳酸、グリコール酸などのαヒドロキシ酢酸が好ましい。有機酸塩中の二価以上のカチオンとしては、例えば、マグネシウム、ニッケル、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウムなどが挙げられる。カチオンは、通常、二価乃至四価であるが、これに限定されない。これらの有機酸塩の中でも乳酸アルミニウムが好適に用いられる。これらの有機酸塩は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、硫酸塩と組み合わせることも可能である。これらの硫酸塩及び有機酸塩は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩は、解重合反応系内に存在させればよく、その方法としては、グリコール酸オリゴマーを含有する解重合反応系に添加する方法、グリコール酸オリゴマーに含有させる方法などが挙げられる。グリコール酸オリゴマー中に二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を含有させるには、二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩をグリコール酸などの原料に添加して、グリコール酸オリゴマーを合成する方法がある。
【００４３】
解重合反応系内での二価以上のカチオンの存在量は、通常、０．００１〜５質量％、好ましくは０．０１〜３質量％、より好ましくは０．０５〜２質量％である。多くの場合、解重合反応系内に二価以上のカチオンを０.０５〜０．５質量％の割合で存在させることにより、解重合反応の長期安定化を達成することが可能である。
【００４４】
グリコール酸オリゴマーに含まれるアルカリ金属イオンの量が明らかな場合には、グリコール酸オリゴマーの合成時に、二価以上のカチオン含量がアルカリ金属イオン量の等量（質量基準）から１００倍量の範囲となるように調整することが好ましく、１.５〜３０倍量とすることがより好ましく、２〜５倍量とすることが特に好ましい。二価以上のカチオン含量が少なすぎると安定化効果が充分ではなく、多すぎても安定化効果が飽和し、コスト高や解重合反応系の容積増を引き起こす。また、グリコール酸オリゴマーに含まれるアルカリ金属イオンの量が明らかな場合には、二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を前記と同様の量比となるように、解重合反応系に添加してもよい。
【００４５】
二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を安定化剤として解重合反応系内に存在させる場合、同時に、アルカリ金属イオン含量も０.００１質量％以下に制御しておくことにより、解重合反応を顕著に安定化させることができる。
【００４６】
５．グリコール酸オリゴマーの合成
グリコール酸オリゴマーを合成する方法としては、グリコール酸、グリコール酸エステル、またはグリコール酸塩を、必要に応じて縮合触媒またはエステル交換触媒の存在下に、減圧下、常圧下若しくは加圧下に、通常１００〜２５０℃、好ましくは１４０〜２３０℃に加熱し、水や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縮合反応若しくはエステル交換反応を行う方法が挙げられる。
【００４７】
グリコール酸などの出発原料として、アルカリ金属イオン含量を低減した精製品を用いることにより、グリコール酸オリゴマーのアルカリ金属イオン含量を低減させることができる。また、反応系内に二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を添加しておくことにより、グリコール酸オリゴマー中に二価以上のカチオンを含有させることができる。
【００４８】
生成したグリコール酸オリゴマーは、そのままで解重合反応に用いることができる。生成したグリコール酸オリゴマーを非溶媒であるベンゼンやトルエンなどで洗浄して、未反応物や低重合度物を除去することもできる。グリコール酸オリゴマーとしては、グリコリドの収率の観点から、融点が通常１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上、より好ましくは１８０℃以上であることが望ましい。ここで、融点（Ｔｍ）とは、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に検出される融点を意味する。
【００４９】
６．解重合反応
前述したとおり、グリコール酸オリゴマーの解重合反応は、例えば、溶融解重合法、溶液解重合法、固相解重合法などにより実施することができる。これらのうち、溶融解重合法及び固相解重合法では、実質的にグリコール酸オリゴマーのみが用いられ、溶媒の不存在下で解重合反応が行われる。しかし、工業的規模で安定的にグリコリドを大量生産する方法としては、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒や無機溶媒などの溶媒の存在下に解重合する溶液解重合法が好ましい。
【００５０】
７．溶液解重合法
本発明で好適に採用することができるグリコール酸オリゴマーの溶液解重合法としては、以下の各工程を含む製造方法を挙げることができる。
【００５１】
(I)グリコール酸オリゴマー及び２３０〜４５０℃の沸点を有する有機溶媒を含む混合物を常圧下または減圧下に加熱して、混合物中でのグリコール酸オリゴマーの融液相の割合が０．５以下になるまで、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒に溶解させる工程、
(II)工程(I)で得られた溶液を常圧下または減圧下に加熱して、グリコール酸オリゴマーを解重合させ、解重合により生成したグリコリドを有機溶媒と共に解重合反応系外に留出させる工程、及び
(III)留出により得られた留出物からグリコリドを回収する工程。
【００５２】
前記工程(II)において、グリコリドと有機溶媒の留出時または留出後に、解重合反応系内にグリコール酸オリゴマーと有機溶媒とを追加すれば、連続的もしくは繰り返して解重合を実施することができる。
【００５３】
高沸点の有機溶媒は、グリコール酸オリゴマーに対して、通常、０.３〜５０倍量（質量基準）、好ましくは０．５〜２０倍量、より好ましくは１〜１０倍量の割合で使用する。グリコール酸オリゴマーと有機溶媒と必要に応じて可溶化剤などの添加剤とを含む混合物を、常圧下または減圧下に、通常２３０℃以上の温度に加熱して、該オリゴマーの全部または大半を有機溶媒に溶解させる。即ち、混合物中でのグリコール酸オリゴマーの融液相の割合が０．５以下になるまで、グリコール酸オリゴマーを有機溶媒に溶解させる。
【００５４】
グリコール酸オリゴマーの大半が有機溶媒に溶解していない状態では、該オリゴマーの融液相の割合が多くなりすぎて、グリコリドの留出が起こり難くなり、また、オリゴマーの融液相の中で重質化反応が起こりやすくなる。グリコール酸オリゴマーを溶液状態で解重合させることにより、該オリゴマー表面から発生して揮発するグリコリドの生成速度が飛躍的に大きくなる。混合物を解重合が起こる温度に加熱したとき、グリコール酸オリゴマーが有機溶媒中で完全に溶解し、その融液相の相分離状態がないようにすることが好ましい。
【００５５】
グリコール酸オリゴマーの融液相の割合とは、流動パラフィンなどのグリコール酸オリゴマーが実質的に溶解しない溶媒中で形成される該オリゴマーの融液相の容積を１とした場合に、実際に使用する有機溶媒中で形成される該オリゴマーの融液相の容積の比率を意味する。
【００５６】
加熱は、常圧下または減圧下に行うが、０．１〜９０ｋＰａ程度の減圧下に加熱することが好ましい。加熱は、不活性雰囲気中で行うことが望ましい。加熱温度は、グリコール酸オリゴマーの解重合反応が起こる２３０℃以上とするが、通常は２３０〜３２０℃、好ましくは２３５〜３００℃、より好ましくは２４０〜２９０℃とする。
【００５７】
加熱によりグリコール酸オリゴマーの解重合が起こり、グリコリドが有機溶媒と共に留出する。生成したグリコリドが有機溶媒と共に留出することにより、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。留出物を解重合反応系外に導いて、そこからグリコリドを回収する。留出物を冷却し、必要に応じて非溶媒を添加して、グリコリドを固化・析出させる。析出したグリコリドは、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、必要に応じてシクロヘキサン、エーテルなどの非溶媒で洗浄または抽出し、さらには、酢酸エチルなどを用いて再結晶する。グリコリドは、蒸留によっても精製することができる。
【００５８】
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たり、活性炭等で処理して濾別精製してからリサイクル使用したり、再蒸留して精製してからリサイクル使用することができる。
【００５９】
解重合反応系から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。そこで、留出量に見合った量のグリコール酸オリゴマーと有機溶媒を解重合反応系に追加すれば、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。本発明の製造方法によれば、解重合反応を安定的に実施することができるため、このような方法を採用することができ、それによって、生産効率を顕著に向上させ、コストを低減させることができる。
【００６０】
８．有機溶媒
前記の溶液解重合法において使用する有機溶媒としては、２３０〜４５０℃の沸点を有する高沸点の有機溶媒が好ましい。また、有機溶媒は、分子量が１５０〜４５０の範囲にあることが望ましい。有機溶媒の沸点が低すぎると、解重合反応温度を高く設定することができず、グリコリドの生成速度が低下する。一方、有機溶媒の沸点が高すぎると、解重合反応時に有機溶媒が留出しにくく、解重合により生成したグリコリドとの共留出が困難になる。有機溶媒の沸点は、好ましくは２３５〜４５０℃、より好ましくは２６０〜４３０℃、最も好ましくは２８０〜４２０℃の範囲である。有機溶媒の分子量が低すぎても、高すぎても、グリコリドとの共留出が困難になる。有機溶媒の分子量は、好ましくは１８０〜４５０、より好ましくは２００〜４００の範囲である。
【００６１】
高沸点の有機溶媒としては、芳香族カルボン酸アルコキシアルキルエステル、脂肪族カルボン酸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エーテル、ポリアルキレングリコールエステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族リン酸エステルなどが挙げられる。有機溶媒としては、分子中にＮ、Ｏ、Ｐなどの原子や、水酸基、カルボキシル基などの極性基を有し、電子的に偏りのある構造をもった極性有機溶媒が好ましい。
【００６２】
芳香族カルボン酸エステルとしては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジベンジルフタレート、ベンジルブチルフタレートなどのフタル酸エステル類；ベンジルベンゾエートなどの安息香酸エステル；などの芳香族ジカルボン酸ジエステルが好ましい。脂肪族カルボン酸エステルとしては、オクチルアジペート等のアジピン酸エステル；ジブチルセバケート等のセバチン酸エステル；などの脂肪族ジカルボン酸ジエステルが好ましい。
【００６３】
本発明では、有機溶媒として、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。
【００６４】
【化学式３】
2004519485.tif 000004
【００６５】
上記式中、Ｒ1は、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基を表す。Ｘ1及びＹは、炭化水素基を表す。ｐは、１以上の整数を表すが、ｐが２以上の整数である場合、複数のＲ1は、それぞれ同一でも異なってもよい。
【００６６】
このようなポリアルキレングリコールジエーテルとしては、例えば、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、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチレンエーテル、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、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、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、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、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ブチルオクチルエーテル、トリエチレングリコールヘキシルオクチルエーテル、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等のポリエチレングリコールジアルキルエーテル、これらの化合物において、エチレンオキシ基に代えて、プロピレンオキシ基またはブチレンオキシ基を含むポリプロピレングリコールジアルキルエーテルまたはポリブチレングリコールジアルキルエーテル等のポリアルキレングリコールジアルキルエーテル；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またはこれらの化合物のフェニル基の水素基がアルキル、アルコキシ、ハロゲン等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、これらの化合物において、エチレンオキシ基に代えて、プロピレンオキシ基またはブチレンオキシ基を含むポリプロピレングリコールアルキルアリールエーテルまたはポリブチレングリコールアルキルアリールエーテル等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；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、これらの化合物のフェニル基がアルキル、アルコキシ、ハロゲン等で置換された化合物等のポリエチレングリコールジアリールエーテル、これらの化合物において、エチレンオキシ基に代えて、プロピレンオキシ基またはブチレンオキシ基を含むポリプロピレングリコールジアリールエーテルまたはポリブチレングリコールジアリールエーテル等のポリアルキレングリコールジアリールエーテル等が挙げられる。
【００６７】
有機溶媒中にアルカリ金属イオンが多量に存在している場合には、解重合反応系が短時間で黒色化し、留出するグリコリドも汚染されやすい。解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量が０．００１質量％以下、好ましくは０.００１質量％未満であれば、解重合を安定して行うことが可能であるが、そのために、有機溶媒自体のアルカリ金属イオン含量をできるだけ低減することが望ましい。
【００６８】
９．可溶化剤
有機溶媒に対するグリコール酸オリゴマーの溶解性（溶解度及び／または溶解速度）を高める目的で、可溶化剤を用いることができる。本発明で用いる可溶化剤としては、次のような要件を満たすものが好ましい。
【００６９】
(i)グリコリドを共留出させる溶媒として使用する有機溶媒よりも高沸点であること、即ち、沸点が４５０℃超過で、解重合時に解重合反応系内から留出しないか、その留出量が極めて少ないものであること。可溶化剤の沸点が４５０℃以下であると、解重合時に有機溶媒と共に留出してしまい、解重合反応系内でのグリコール酸オリゴマーの溶解性が低下するので好ましくない。
【００７０】
(ii)有機溶媒よりもグリコール酸オリゴマーとの親和性が高いこと。可溶化剤とグリコール酸オリゴマーとの親和性は、該オリゴマーと有機溶媒との混合物を２３０℃〜２８０℃に加熱し、該オリゴマー濃度を混合物が均一溶液相を形成しなくなるまで高め、次に、可溶化剤を加え、再び均一溶液相を形成するか否かを目視により観察することにより確認することができる。
【００７１】
可溶化剤としては、ＯＨ基、ＣＯＯＨ基、ＣＯＮＨ基などの官能基を有する非塩基性有機化合物が好ましい。これらの中でも、水酸基（ＯＨ基）を有する化合物が可溶化力及び安定性の観点から特に好ましい。可溶化剤として特に好適な非塩基性有機化合物としては、一価または二価以上の多価アルコール類（部分エステル化物、部分エーテル化物を含む）、フェノール類などが挙げられる。特に、アルコール類は、可溶化剤として最も有効である。
【００７２】
アルコール類の中でも、式（２）
【００７３】
【化学式４】
2004519485.tif 000005
【００７４】
（式中、Ｒ2は、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基を表し、ｑは、１以上の整数を表すが、ｑが２以上の整数である場合、複数のＲ2は、それぞれ同一でも異なってもよい。）
で示されるポリアルキレングリコール、式（３）
【００７５】
【化学式５】
2004519485.tif 000006
【００７６】
（式中、Ｒ3は、メチレン基または炭素数２〜８の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基を表わし、Ｘは、炭化水素基を表わし、ｒは、１以上の整数を表すが、ｒが２以上の整数である場合、複数のＲ3は、それぞれ同一でも異なってもよい。）
で示されるポリアルキレングリコールモノエーテル、及びグリセリン、トリデカノール、デカンジオールが好ましい。
【００７７】
ポリアルキレングリコールとしては、例えば、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挙げられる。ポリアルキレングリコールモノエーテルとしては、例えば、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アルキルエーテル、または前記の化合物においてエチレンオキシ基をプロピレンオキシ基またはブチレンオキシ基に代えたポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルまたはポリブチレングリコールモノアルキルエーテルを含むポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。本発明において、可溶化剤としてポリアルキレングリコールモノエーテルを用いると、反応容器（「反応釜」ともいう）壁面のクリーニング効果に特に優れる。
【００７８】
可溶化剤は、グリコール酸オリゴマー１００質量部に対して、通常０．１〜５００質量部、好ましくは１〜３００質量部の割合で使用される。可溶化剤の割合が少なすぎると、可溶化効果が充分ではなく、多すぎると、可溶化剤の回収にコストがかかり、経済的ではない。
【００７９】
これら可溶化剤中にアルカリ金属イオンが多量に存在している場合、解重合反応系が黒色化し、留出するグリコリドも汚染されやすい。解重合反応系内のアルカリ金属イオン含量を０．００１質量％以下にするために、可溶化剤中のアルカリ金属イオン含量を可能な限り低減することが望ましい。
【００８０】
１０．高沸点の非塩基性有機化合物
前述の可溶化剤として好適な沸点が４５０℃超過の非塩基性有機化合物は、有機溶媒を用いなくても、それ単独でもグリコール酸オリゴマーの解重合反応を円滑に進める作用を有することが判明した。
【００８１】
例えば、グリコール酸オリゴマーと４５０℃超過の沸点を有する非塩基性有機化合物とを加熱することにより、解重合反応を安定的に実施することができる。グリコール酸オリゴマーが０.００１質量％を超えるアルカリ金属イオンを含有する場合には、グリコール酸オリゴマーと非塩基性有機化合物とを二価以上のカチオンを有する硫酸塩及び／または有機酸塩の存在下に加熱することにより、解重合反応を安定的に実施することができる。
【００８２】
加熱温度は、グリコール酸オリゴマーの解重合反応が起こる２３０℃以上である。加熱温度は、非塩基性有機化合物の沸点以上の温度とすることもできるが、沸点未満の温度であっても、グリコール酸オリゴマーとの相互作用により解重合反応が円滑に進行する。加熱温度は、好ましくは２３０〜３２０℃、より好ましくは２３５〜３００℃、特に好ましくは２４０〜２９０℃である。
【００８３】
非塩基性有機化合物としては、前述のポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールモノエーテル、グリセリン、トリデカノール、デカンジオールなどが好ましい。これらの中でも、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のポリアルキレングリコールがより好ましく、ポリエチレングリコールが特に好ましい。
【００８４】
これらの好ましい非塩基性有機化合物は、常温で液状であるか、あるいは少なくともグリコール酸オリゴマーの解重合反応が起こる２３０℃以上、沸点未満の温度で液状であるため、４５０℃超過の沸点を有する極性有機溶媒であるということができる。
【００８５】
非塩基性有機化合物は、グリコール酸オリゴマー１００質量部に対して、通常０．１〜５００質量部、好ましくは１〜３００質量部の割合で使用される。グリコール酸オリゴマーと非塩基性有機化合物を含む解重合反応系において、グリコール酸オリゴマーがアルカリ金属イオンを含有するなどして、解重合反応系にアルカリ金属イオンが０.００１質量％以上存在する場合には、二価以上のカチオン量が、質量基準で、重合反応系内に存在するアルカリ金属イオン量の等量から１００倍量の範囲内で存在するように二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を存在させることが好ましい。
【００８６】
二価以上のカチオンの硫酸塩としては、硫酸マグネシウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸ジルコニウム、及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫酸金属塩を用いることができるが、これらの中でも、硫酸鉄が好ましく、硫酸第二鉄がより好ましい。有機酸塩としては、脂肪族酸、芳香族酸などの二価以上のカチオン塩の何れでもよい。共役酸である有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、乳酸、グリコール酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサ酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪族カルボン酸；フタル酸、安息香酸、サリチル酸などの芳香族カルボン酸；などが挙げられ、これらの中でも脂肪族カルボン酸が好ましい。特に、乳酸、グリコール酸などのαヒドロキシ酢酸塩が好ましい。有機酸塩中の二価以上のカチオンとしては、例えば、マグネシウム、ニッケル、鉄、銅、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウムなどが挙げられる。カチオンは、通常、二価乃至四価であるが、これに限定されない。これらの有機酸塩の中でも乳酸アルミニウムが好適に用いられる。これらの有機酸塩は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、硫酸塩と組み合わせることも可能である。
【００８７】
１１．グリコール酸組成物
二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を含有するグリコール酸オリゴマーを合成するには、二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩を含有するグリコール酸組成物を用いることが好ましい。二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩は、グリコール酸１モル当たり、０．０１〜１０ｇ、より好ましくは０．０２〜５ｇの割合で含有するグリコール酸組成物を用いる。これより少ないと効果が現れにくく、多くてもそれ以上の効果は得られにくい。
【００８８】
グリコール酸は、通常、アルカリ金属イオンを実質的に含まないことが好ましいが、例えば、二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩が一緒に含まれる場合には、その限りではない。また、グリコール酸は、水溶液の形態であってもよいが、その場合少なくとも１０質量％、好ましくは１５質量％、特に好ましくは２０質量％以上存在することが好ましい。１０質量％未満では、グリコール酸組成物は結晶化しやすくハンドリング性に難があるばかりか、二価以上のカチオンの硫酸塩及び／または有機酸塩の分散が不均一になりやすい。５０質量％を超えると、脱水や乾燥の工程が煩雑になり、その工程でのエネルギー消費がより大きく、さらに、一工程当たりのポリマーの生産量が少なくなる方向になる。
【実施例】
【００８９】
以下に、合成例、実施例、及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００９０】
本発明で採用する測定方法は、次のとおりである。
【００９１】
１．金属イオンの定量方法
金属イオンの定量は、ＩＣＰ発光分光分析法により行った。グリコール酸オリゴマーまたは該オリゴマーを含有する試料の場合、試料１ｇを精秤し、硫酸と過酸化水素水を用い湿式分解を行った。湿式分解物に脱イオン水を加えて、容積を１００ｍｌに調整し、この溶液をＩＣＰ分析用試料とした。この方法による定量限界値は、０．００１質量％である。
【００９２】
２．グリコール酸オリゴマーの融点
グリコール酸オリゴマーの融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性ガス雰囲気下、試料を１０℃毎分の速さで昇温加熱した際に検知される値である。
【００９３】
[合成例１]
１．精製グリコール酸水溶液の調製
市販の工業用グレードのグリコール酸水溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製、７０質量％水溶液）を、陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通して精製した。
【００９４】
２．グリコール酸オリゴマー（Ａ）の合成
５リットルのオートクレーブに、上記で精製したグリコール酸水溶液（７０質量％水溶液）２５００ｇを仕込み、常圧で撹拌しながら１７０℃から２００℃まで２時間かけて昇温加熱し、生成水を留出させながら縮合反応させた。次いで、オートクレーブ内の圧力を５．０ｋＰａに減圧し、そして、２００℃で２時間加熱して、未反応グリコール酸等の低沸点物を留去し、１７００ｇのグリコール酸オリゴマー（Ａ）を得た。グリコール酸オリゴマー（Ａ）の融点は２０６℃であった。グリコール酸オリゴマー（Ａ）のアルカリ金属イオン含量は、０．００１質量％未満であった。
【００９５】
［合成例２］グリコール酸オリゴマー（Ｂ）の合成
市販の工業用グレードのグリコール酸水溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製、７０質量％水溶液）３５７０ｇを用いたこと以外は、合成例１と同様にして、１６５０ｇのグリコール酸オリゴマー（Ｂ）を得た。このグリコール酸オリゴマー（Ｂ）の融点は、２０２℃であった。グリコール酸オリゴマー（Ｂ）のアルカリ金属イオン含量は、０．０３５質量％であった。
【００９６】
［合成例３］
１．精製グリコール酸水溶液の調製
合成例２と同様の方法によりグリコール酸オリゴマー（Ｂ）を合成した。グリコール酸オリゴマー（Ｂ）５８００ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸３ｇ、及びメタノール１６０００ｇをオートクレーブに仕込み、１５０℃で２４時間加熱した。次いで、過剰のメタノールを除去した後、蒸留してグリコール酸メチル８１００ｇを得た。このグリコール酸メチルの沸点は、１５１℃であった。このようにして得られたグリコール酸メチル２７００ｇを１０倍モル量の水５４００ｇの存在下にて加水分解して、グリコール酸水溶液を得た。
【００９７】
２．グリコール酸オリゴマーの合成
上記で調製した精製グリコール酸水溶液を用いたこと以外は、合成例１と同様にして、１５５０ｇのグリコール酸オリゴマー（Ｃ）を得た。このグリコール酸オリゴマー（Ｃ）の融点は、２０７℃であった。グリコール酸オリゴマー（Ｃ）のアルカリ金属イオン含量は、０．００１質量％未満であった。
【００９８】
［合成例４］ポリアルキレングリコールエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）の合成
市販のポリエチレングリコールジメチルエーテル＃２５０（メルク社製）を蒸留し、重合度４のテトラエチレングリコールジメチルエーテル（以下、「ＴＥＧＤＭＥ」と略記）を合成した。このＴＥＧＤＭＥ中のアルカリ金属イオンは、定量限界値以下（０．００１質量％未満、実質的に含まない量、つまり、存在しないか、検出限界以下）であった。このＴＥＧＤＭＥをグリコール酸オリゴマーの解重合反応における溶媒として用いた。
【００９９】
［実施例１］
１００ｍｌのフラスコに、合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー（Ａ）１０ｇを加えた後、２６０℃に加熱しながら、３〜５ｍｍＨｇに減圧して、解重合反応を行った。留出液を氷水で冷却しトラップした。１０時間反応させたところ、７．２ｇの留出液が得られた。フラスコ内には、２．８ｇの液状成分が残留していた。
【０１００】
フラスコ内の残留成分２．８ｇを取り出して、急冷後、その１ｇをポリグリコール酸オリゴマーの溶媒であるヘキサフルオロイソプロパノールに溶解させたところ、０．５３ｇが溶解し、０．４７ｇが溶解しなかった。この残留成分中の１ｇを用いて、アルカリ金属イオン含量を分析したところ、０．００１質量％未満であった。一方、留出液７．２ｇから、酢酸エチルを用いて再結晶することにより、５．８ｇの精製グリコリドを回収した。
【０１０１】
［実施例２］
１．解重合反応
５００ｍｌのフラスコに、合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー（Ａ）６０ｇ、及びＴＥＧＤＭＥ４００ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱して、相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度に維持したままで減圧にして解重合反応を行い、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１０２】
この解重合反応を５時間行ったところ、３６２ｇの留出液が得られた。この留出液には、３８ｇのグリコリドが含まれているのが確認された。
【０１０３】
２．解重合反応の繰り返し実験
フラスコ内に残留している反応液中に、新たにグリコール酸オリゴマー（Ａ）３８ｇ及びＴＥＧＤＭＥ３２４ｇ（合計３６２ｇ）を加え、次いで、２６０℃の温度で減圧下に解重合反応を行った。このようにして、解重合反応後の残留反応液に、留出量に相当する量のＴＥＧＤＭＥとグリコール酸オリゴマーとを追加して、解重合反応を繰り返し実施した。
【０１０４】
この方法で解重合反応を１０回繰り返し実施したところ、フラスコ内に重質物の生成が殆んど見られなかった。また、解重合反応を１０回繰り返した後、フラスコ内に残留している反応液のアルカリ金属イオン含量を測定したところ、０．００１質量％未満であった。
【０１０５】
［実施例３］
１．解重合反応
５００ｍｌのフラスコに、合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー（Ａ）６０ｇ、ＴＥＧＤＭＥ３５０ｇ、及び可溶化剤として脱イオン化したポリエチレングリコール＃４００（アルカリ金属イオン含量０．００１質量％未満）６０ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱して相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度を維持しながら減圧にして解重合反応を行い、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１０６】
この解重合反応を５時間行ったところ、３６２ｇの留出液が得られた。この留出液には、３８ｇのグリコリドが含まれているのが確認された。
【０１０７】
２．解重合反応の繰り返し実験
フラスコ内に残留する反応液に、新たにグリコール酸オリゴマー（Ａ）３８ｇとＴＥＧＤＭＥ３２４ｇを加えて、２６０℃の温度で減圧下に解重合反応を行った。このようにして、残留反応液に、留出量に相当する量のＴＥＧＤＭＥとグリコール酸オリゴマーとを追加して、解重合反応を繰り返し行った。
【０１０８】
この方法で解重合反応を１０回繰り返したところ、フラスコ内に重質物の生成が殆んどなく、残留反応液の容積増加も殆んど見られなかった。また、解重合反応を１０回繰り返した後、フラスコ内に残留している反応液のアルカリ金属イオン含量を測定したところ、０．００１質量％未満であった。
【０１０９】
［実施例４］
グリコール酸オリゴマー（Ａ）を合成例３で調製したグリコール酸オリゴマー（Ｃ）に代えたこと以外は、実施例３と同様にして、解重合反応を繰り返し実施した。
【０１１０】
この方法で解重合反応を２０回繰り返したところ、フラスコ内に重質物の生成が殆んどなく、残留反応液の容積の増加も殆んど見られなかった。また、解重合反応を２０回繰り返した後、フラスコ内に残留している反応液中のアルカリ金属イオン含量を測定したところ、０．００１質量％未満であった。
【０１１１】
［比較例１］
１００ｍｌのフラスコに、合成例２で得られたグリコール酸オリゴマー（Ｂ）１０ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱し、かつ、３〜５ｍｍＨｇに減圧して、解重合反応を行った。留出液を氷水で冷却しトラップした。反応開始から２時間後に、留出液に黒色物が混じってきたのが観察された。
【０１１２】
１０時間反応させたところ、３．７ｇの留出液が得られ、フラスコ内には６．３ｇの液状成分が残留していた。フラスコ内の残留成分６．３ｇを取り出して、急冷後、その１ｇをグリコール酸オリゴマーの溶媒であるヘキサフルオロイソプロパノールに溶解させたところ、０．５１ｇが溶解し、０．４９ｇが溶解しなかった。フラスコ内の残留成分中の１ｇを用いてアルカリ金属イオン含量を分析したところ、０．０５５質量％であった。着色した留出液３．７ｇから、酢酸エチルを用いて再結晶することにより、少し着色したグリコリド２．８ｇを回収した。回収したグリコリドの量は、実施例１おける５．８ｇのおよそ半分に過ぎなかった。
【０１１３】
［比較例２］
５００ｍｌのフラスコに、合成例２で得られたグリコール酸オリゴマー（Ｂ）６０ｇ、及びＴＥＧＤＭＥ４００ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱して相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度に維持しながら減圧にして解重合反応を行い、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１１４】
この解重合反応を３時間行ったところ、フラスコ内の反応液が著しく黒色化し、さらには、フラスコ内壁への重質物の付着と、留出液の着色が観察されたため、解重合反応を停止した。反応後、フラスコ内に残留する反応液のアルカリ金属イオン含量を測定したところ、０．００５質量％であった。
【０１１５】
［比較例３］
解重合反応におけるアルカリ金属イオンの影響を調べるために、５００ｍｌのフラスコに、合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー（Ａ）６０ｇ、ＴＥＧＤＭＥ４００ｇ、及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．１ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱して相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度に維持しながら減圧にして解重合反応を行い、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１１６】
この解重合反応を２時間行ったところ、フラスコ内の反応液が著しく黒色化し、さらには、フラスコ内壁への重質物の付着と、留出液の着色が観察されたため、解重合反応を停止した。反応後、フラスコ内に残留する反応液のアルカリ金属イオン含量を測定したところ、０．０１０質量％であった。
【０１１７】
［実施例５］グリコール酸組成物（ＧＡ１〜７）の調製
実施例１で調製した精製グリコール酸水溶液（７０質量％水溶液）１０８．６ｇ（グリコール酸１ｍｏｌ）に対して、表１に示す二価以上のカチオンの硫酸塩を各々０．５ｇずつ加えて、７種類のグリコール酸組成物（ＧＡ１〜ＧＡ７）を調製した。添加した硫酸塩の種類、アルカリ金属イオン含量、及びグリコール酸１モル当たりの二価以上のカチオンの存在量を表１に示す。
【０１１８】
【表１】
2004519485.tif 000007
【０１１９】
［合成例４〜１０］グリコール酸オリゴマー（Ｄ）〜（Ｊ）の合成
精製グリコール酸に代えて、実施例５で調製したグリコール酸組成物（ＧＡ１〜ＧＡ７）をそれぞれ用いたこと以外は、合成例１と同様にして、グリコール酸オリゴマー（Ｄ）〜（Ｊ）を合成した。さらに、必要なオリゴマー量に達するまで、同様の合成を繰り返して、必要量を合成した。このようにして得られたグリコール酸オリゴマー（Ｄ）〜（Ｊ）の融点、アルカリ金属イオン含量、二価以上のカチオンの含量を表２に示す。
【０１２０】
［実施例６］グリコール酸組成物（ＧＡ８〜１４）の調製
５リットルのオートクレーブに、市販の工業用グレードのグリコール酸水溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製、７０質量％水溶液）３５７０ｇを仕込み、さらに、表１に示したのと同じ各種二価以上のカチオンの硫酸塩を各々４０ｇずつ加えて、７種類のグリコール酸組成物（ＧＡ８〜ＧＡ１４）を調製した。
【０１２１】
［合成例１１〜１７］グリコール酸オリゴマー（Ｋ）〜（Ｑ）の合成
実施例６で調製したグリコール酸組成物（ＧＡ８〜ＧＡ１４）を、それぞれ常圧で撹拌しながら１７０℃から２００℃まで２時間かけて昇温加熱し、生成水を留出させながら縮合反応させた。次いで、オートクレーブ内の圧力を５．０ｋＰａに減圧し、そして、２００℃で２時間加熱して、未反応グリコール酸等の低沸点物を留去し、グリコール酸オリゴマー（Ｋ）〜（Ｑ）を合成した。
【０１２２】
使用した硫酸塩の二価以上のカチオンの種類、各オリゴマーの融点、アルカリ金属イオン含量、アルカリ金属イオン含量に対する二価以上のカチオン含量の質量比を表２に示す。なお、表２には、合成例２で得られたグリコール酸オリゴマー（Ｂ）の融点及びアルカリ金属イオン含量を併せて示す。
【０１２３】
【表２】
2004519485.tif 000008
【０１２４】
［実施例７］
１００ｍｌのフラスコに、合成例４で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｄ）１０ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱しながら、３〜５ｍｍＨｇに減圧して、解重合反応を行った。留出液を氷水で冷却しトラップした。１０時間反応させたところ、７．３ｇの留出液が得られた。フラスコ内には、２．７ｇの液状成分が残留していた。
【０１２５】
フラスコ内の残留成分２．７ｇを取り出して、急冷後、その１ｇをポリグリコール酸オリゴマーの溶媒であるヘキサフルオロイソプロパノールに溶解させたところ、０．５２ｇが溶解し、０．４８ｇが溶解しなかった。この残留成分中の１ｇを用いて、アルカリ金属イオン含量を分析したところ、０．００１質量％未満であった。一方、留出液７．３ｇから、酢酸エチルを用いて再結晶することにより、５．８ｇの精製グリコリドを回収した。
【０１２６】
［実施例８］
１．解重合反応
５００ｍｌのフラスコに、合成例５で調製したグリコール酸オリゴマー（Ｅ）６０ｇ、ＴＥＧＤＭＥ３５０ｇ、及び可溶化剤として脱イオン化したポリエチレングリコール＃４００（アルカリ金属イオン含量０．００１質量％未満）６０ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱して相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度を維持しながら減圧にして解重合反応を行い、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１２７】
この解重合反応を５時間行ったところ、３６２ｇの留出液が得られた。この留出液には、３８ｇのグリコリドが含まれているのが確認された。
【０１２８】
２．解重合反応の繰り返し実験
フラスコ内に残留する反応液に、新たにグリコール酸オリゴマー（Ｅ）３８ｇとＴＥＧＤＭＥ３２４ｇを加えて、２６０℃の温度で減圧下に解重合反応を行った。このようにして、残留反応液に、留出量に相当する量のＴＥＧＤＭＥとグリコール酸オリゴマーとを追加して、解重合反応を繰り返し行った。
【０１２９】
この方法で解重合反応を２０回繰り返したところ、フラスコ内に重質物の生成が殆んどなく、残留反応液の容積増加も殆んど見られなかった。
【０１３０】
３．グリコリドの回収
上記の方法で解重合反応を２８回繰り返した後、留出液に２倍容のシクロヘキサンを加え、一晩静置してグリコリドの結晶を析出させた。この結晶を濾別し、シクロヘキサンで洗浄した。さらに、酢酸エチルを用いて再結晶し、減圧乾燥して精製グリコリドを回収した。結果を表３に示す。
【０１３１】
［実施例９〜２０］
グリコール酸オリゴマー（Ｅ）に代えて、合成例６〜１７で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｆ）〜（Ｑ）を用いたこと以外は、それぞれ実施例８と同様にして解重合反応を繰り返し、そして、精製グリコリドを回収した。解重合反応の繰り返し回数を含む実験結果を表３に示す。なお、比較例２において、上記と同様にして回収したグリコリドの収量及び収率を併せて表３に示す。
【０１３２】
【表３】
2004519485.tif 000009
【０１３３】
［実施例２１］
１．解重合反応
解重合反応に及ぼすアルカリ金属イオン含量の影響を調べるために、５００ｍｌのフラスコに、合成例５で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｅ）６０ｇ、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）０．０１ｇ、ＴＥＧＭＤＥ４００ｇ、及び脱イオン化したポリエチレングリコール＃４００を加えた後、２６０℃に加熱して相分離のない均一な溶液を調製した。この溶液を、２６０℃の温度を維持しながら減圧にして、ＴＥＧＤＭＥと生成グリコリドを共留出させた。
【０１３４】
この方法で解重合反応を５時間行ったところ、３６９ｇの留出液が得られた。この留出液には、４２ｇのグリコリドが含まれていることが確認された。
【０１３５】
２．解重合反応の繰り返し実験
フラスコ内に残留する反応液に、新たにグリコール酸オリゴマー（Ｅ）４０ｇとＴＥＧＤＭＥ３２０ｇを加えて、２６０℃の温度で減圧下に解重合反応を行った。このようにして、残留反応液に、留出量に相当する量のＴＥＧＤＭＥとグリコール酸オリゴマーとを追加して、解重合反応を繰り返し行った。
【０１３６】
この方法で解重合反応を２０回繰り返したところ、フラスコ内に重質物の生成が殆んどなく、残留反応液の容積増加も殆んど見られなかった。
【０１３７】
［比較例４]
１００ｍｌのフラスコに、合成例２で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｂ）１０ｇと、イオン交換樹脂で脱イオン化したポリエチレングリコール＃１０００（平均分子量１０００）２．５ｇを加え、次いで、２６０℃に加熱し、かつ、３〜５ｍｍＨｇに減圧して、解重合反応を行った。留出液を氷水で冷却しトラップした。３時間反応させたところで、留出液に若干の黒色物が混じってきたのが観察された。
【０１３８】
１０時間反応させた後、５．５ｇの留出液が得られた。フラスコ内には、７．０ｇの液状成分が残留していた。フラスコ内の残留成分中の１ｇを用いて、アルカリ金属イオン含量を定量分析したところ、０.０５質量％であった。一方、留出液から、酢酸エチルを用いて再結晶することにより、４．０ｇの精製グリコリドを回収した。このグリコリドの量は、実施例１における５．８ｇのおよそ７割であった。
【０１３９】
［実施例２２］
１００ｍｌのフラスコに、合成例２で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｂ）１０ｇと、イオン交換樹脂で脱イオン化したポリエチレングリコール＃１０００（平均分子量１０００）２．５ｇと、さらに硫酸第二鉄９水塩０．０５ｇとを加え、次いで、２６０℃に加熱し、かつ、３〜５ｍｍＨｇに減圧して、解重合反応を行った。留出液を氷水で冷却しトラップした。
【０１４０】
１０時間反応させたところ、黒色物が生成することなく、７．５ｇの留出液が得られた。フラスコ内には、５．０ｇの液状成分が残留していた。フラスコ内の残留成分中の１ｇを用いて、アルカリ金属イオン含量を定量分析したところ、０.０７質量％であった。一方、留出液から、酢酸エチルを用いて再結晶することにより、５．７ｇの精製グリコリドを回収した。このグリコリドの量は、実施例１における５．８ｇとほぼ同量であった。
【０１４１】
［実施例２３］グリコール酸組成物（ＧＡ１５）の調製
５リットルのオートクレーブに、市販の工業用グレードのグリコール酸水溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製、７０質量％水溶液）３５７０ｇを仕込み、さらに、乳酸アルミニウム（関東化学株式会社製）を４０ｇ加えて、グリコール酸組成物（ＧＡ１５）を調製した。
【０１４２】
［合成例１８］グリコール酸オリゴマー（Ｒ）の合成
実施例２３で調製したグリコール酸組成物（ＧＡ１５）を、常圧で撹拌しながら１７０℃から２００℃まで２時間かけて昇温加熱し、生成水を留出させながら縮合反応させた。次いで、オートクレーブ内の圧力を５．０ｋＰａに減圧し、そして、２００℃で２時間加熱して、未反応グリコール酸等の低沸点物を留去し、グリコール酸オリゴマー（Ｒ）を合成した。オリゴマーの融点、アルカリ金属イオン含量、アルカリ金属イオン含量に対するアルミニウムイオン含量の質量比を表４に示す。
【０１４３】
【表４】
2004519485.tif 000010
【０１４４】
［実施例２４］
グリコール酸オリゴマー（Ｅ）に代えて、合成例１８で合成したグリコール酸オリゴマー（Ｒ）を用いたこと以外は、それぞれ実施例８と同様にして解重合反応を繰り返し、そして、精製グリコリドを回収した。解重合反応の繰り返し回数を含む実験結果を表５に示す。
【０１４５】
【表５】
2004519485.tif 000011
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明によれば、グリコール酸オリゴマーを解重合するグリコリドの製造方法において、安定的に解重合反応を実施することができ、経済的かつ効率的にグリコリドを製造することができる方法が提供される。本発明の製造方法は、連続的または繰り返して解重合反応を実施し、グリコリドを大量生産するのに適している。
【０１４７】
また、本発明によれば、安定的に解重合反応を実施することができるグリコール酸オリゴマーの原料となるグリコール酸組成物が提供される。
【０１４８】
本発明の製造方法により得られるグリコリドは、生分解性ポリマーや医療用ポリマーなどとして有用なポリグリコール酸（即ち、ポリグリコリド）及びグリコール酸共重合体の出発原料などとして好適である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004519485.tif 000078