(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸オリゴマーの解重合反応によるラクチドの製造方法であって、解重合反応系に塩化銅を添加し、所定の解重合温度、および圧力条件下で乳酸オリゴマーを解重合して、生成したラクチドを留出させるラクチドの製造方法。
【請求項２】
乳酸オリゴマーの重量平均分子量が４００〜３０００である請求項１に記載のラクチドの製造方法。
【請求項３】
塩化銅を乳酸オリゴマーに対し０．０１〜５重量％添加する、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】
解重合反応系の温度が１３０〜２６０℃である、請求項１から３項のうちいずれか１項に記載のラクチドの製造方法。
【請求項５】
解重合反応系の圧力が１．０１３×１０５Pa以下である、請求項１〜４項のうちいずれか１項に記載のラクチドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乳酸オリゴマーを解重合して乳酸の環状二量体であるラクチドを製造する方法に関し、より詳しくは、解重合の際のラセミ化を抑制し、ラクチドを留出させ得る製造方法に関するものである。ラクチドは生分解性ポリマーであるポリ乳酸の製造原料として特に有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ラクチドの製造は、乳酸を脱水縮合して比較的低分子量の乳酸オリゴマーを中間体として得て、次いで乳酸オリゴマーを触媒存在下、減圧下で加熱して解重合することによってラクチドを生成させ、これを蒸気として反応系外に取り出す、いわゆる反応蒸留法によって行われている。
【０００３】
このラクチド製造方法には多くの研究例が知られている。たとえば、独国特許第267826号明細書には、真空中にて乳酸を200 ℃に加熱し、蒸留するラクチド製造方法が記載されている。また、独国特許第1234703 号明細書には、Ｌ−乳酸水溶液を原料としてチタンテトラアルコキシド触媒存在下で、Ｌ−ラクチドを製造する方法が記載されている。
また、特開昭63-101378 号公報には、工業規模でのラクチドの製造方法が記載されており、特表平7-500091号公報には、低分子量の乳酸オリゴマーから薄膜蒸留を利用してラクチドを連続的に製造する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法によれば、ラクチドを留出させる際のラセミ化は避けられない問題であった。すなわち、反応温度を高くするとラセミ化が起こり、原料の乳酸オリゴマーとして、光学純度の高いＬ−乳酸オリゴマーやＤ−乳酸オリゴマーを用いても、得られるラクチドの光学純度は低下してしまう。光学純度の低下は、光学純度の高いラクチドが必要な場合には、非常に大きな問題であった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記従来の技術の課題を解決し、高光学純度のラクチド生成物を得ることができるラクチドの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、反応系内に塩化銅を添加し、乳酸オリゴマーを解重合することによって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のラクチドの製造方法は、乳酸オリゴマーの解重合によるラクチドの製造方法であって、反応系内に塩化銅を添加し、適切な温度、および圧力条件下で乳酸オリゴマーを解重合して、生成したラクチドを留出させる方法である。
【０００７】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明で原料として用いる乳酸オリゴマーは、特に限定されないが、重量平均分子量が400 〜30000 程度の比較的低分子量のものである。この乳酸オリゴマーは、従来より知られている方法、すなわち乳酸モノマーを適切な加熱温度および減圧条件下で脱水縮合して製造することができる。たとえば、乳酸モノマーを減圧（一般に６×102 〜1.5 ×104 Pa程度）下で加熱（一般に120 〜170 ℃）して脱水することによって、重量平均分子量400 〜30000 程度の乳酸オリゴマーを得ることができる。
本方法においては、上記のように乳酸モノマーから乳酸オリゴマーを得て、その乳酸オリゴマーを取り出すことなしに、そのまま解重合反応を行うこともできる。
乳酸オリゴマーはＬ−乳酸オリゴマー、Ｄ−乳酸オリゴマー、ＤＬ−乳酸オリゴマーまたは任意のＤ、Ｌ比率の乳酸オリゴマーのいずれを用いてもよい。
【０００８】
本発明においては、塩化銅を乳酸オリゴマーの重量に対し0.01〜５重量％添加することが好ましい。このような添加量にすることにより、解重合反応の際のラセミ化を抑えることができる。塩化銅の添加量が乳酸オリゴマーに対し0.01重量％よりも少ないと、ラセミ化を抑制する効果はほとんどなくなってしまう。一方、塩化銅の添加量が乳酸オリゴマーに対し5.0 重量％より多くするとラセミ化を抑制する効果がなくなるわけではないが、その効果はほとんど変わらず、コスト高となり好ましくない。より好ましい塩化銅の添加量は乳酸オリゴマーの重量に対し、０．０５〜２．０重量％である。
【０００９】
また、本発明では、塩化銅を添加する時期は解重合反応を行う前であれば任意に設定できる。乳酸モノマーから乳酸オリゴマーを得て、その乳酸オリゴマーを取り出すことなしに、そのまま解重合反応を行う場合には、乳酸モノマーに塩化銅を添加した後に乳酸オリゴマーを得て、解重合反応を行っても何ら支障はない。また、解重合反応を開始させる前に乳酸オリゴマーに塩化銅を添加して、解重合反応を行っても何ら支障はない。
【００１０】
また、本発明では、適切な解重合反応系の温度は130 〜260 ℃程度であり、好ましくは140 〜250 ℃であり、さらに好ましくは150 〜200 ℃である。解重合反応系内の温度が130 ℃よりも低いと、反応が進行しにくく、一方、解重合反応系内の温度が260 ℃よりも高いと、着色が起こるので好ましくない。
【００１１】
本発明においては、解重合反応系での圧力に制限はないが、実用的には圧力を低く保つことが好ましい。通常は圧力を大気圧（1.013 ×105 Pa）以下にすることが好ましく、1.5 ×104 Pa以下にすることがより好ましい。その理由は反応系の圧力が高ければ高いほど、解重合反応により生成したラクチドが気化しにくくなり、効率が悪くなるからである。一方、解重合反応系の圧力の下限については、圧力が低いほど反応性の点では望ましいが、低い圧力を達成するためには高真空装置を必要とし、また、高真空系で運転すれば、配管中の詰まりなどが生じやすくなり、実プラントには不向きである。したがって、本方法では、解重合反応系内の圧力を５×10〜1.013 ×105 Paとすることが適切であり、５×102 〜1.5 ×104 とすることが好ましい。
【００１２】
本発明の方法においては、一般に解重合用触媒を用いることができる。解重合用触媒としては特に限定されるものではないが、通常、周期律表ＩＡ族、III Ａ族、IVＡ族、IIＢ族、IVＢ族、およびＶＡ族からなる群から選ばれる金属または金属化合物からなる触媒を用いることができる。
【００１３】
ＩＡ族に属するものとしては、たとえば、アルカリ金属の水酸化物（たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等）、アルカリ金属と弱酸の塩（たとえば、乳酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、乳酸カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等）、アルカリ金属のアルコキシド（たとえば、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド等）、等をあげることができる。
【００１４】
III Ａ族に属するものとしては、たとえば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等をあげることができる。
【００１５】
IVＡ族に属するものとしては、たとえば、有機スズ系の触媒（たとえば、乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジラウリル酸スズ、ジパルミチン酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ等）のほか、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ、等をあげることができる。
【００１６】
IIＢ族に属するものとしては、たとえば、亜鉛末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物等をあげることができる。
IVＢ族に属するものとしては、たとえば、テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物等をあげることができる。
【００１７】
ＶＡ族に属するものとしては、たとえば、三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物、酸化ビスマス（III ）等のビスマス系化合物をあげることができる。
【００１８】
これらの中でも、スズ、またはスズ化合物からなる触媒が活性の点から好ましく、オクチル酸スズが特に好ましい。
これら触媒の使用量は、原料の乳酸オリゴマーに対して0.05〜20重量％、好ましくは0.1 〜10重量％程度である。
【００１９】
なお、本発明の製造方法により得られるラクチドは、光学純度が９３％以上を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の方法を実施するための装置について説明する。
図１は典型的な装置構成例を示す概略図である。図１において例えばフラスコからなる解重合反応器（１）は、攪拌機（２）を有する縦型反応器であり、温度調節機能を有する。本方法ではこの反応器に原料の乳酸オリゴマーを仕込む。あるいは、この反応器（１）中に乳酸モノマーを仕込み、脱水縮合させて乳酸オリゴマーを得て、この乳酸オリゴマーを原料として用いてもよい。また、導管（３）を通して乳酸オリゴマーを連続的に供給し、解重合反応を連続的に行わせてもよい。
【００２１】
導管（４）は、反応器（１）内で生成したラクチド蒸気を反応器（１）外に送り出し、凝縮器（５）に導くものである。この導管（４）は、加熱されているかまたは断熱されている。凝縮器（５）での凝縮物は受器（６）で捕集される。凝縮器には、必要に応じて真空ポンプ（７）が接続され、反応系内の減圧を行うことができるようになっている。
本方法では、凝縮器に供給する冷媒の温度を、解重合反応系内の操作圧力に応じ、ラクチドが凝縮する温度にすることが望ましい。
【００２２】
本発明の方法によれば、解重合反応系内に塩化銅を添加して乳酸オリゴマーの解重合を行うことにより、乳酸オリゴマー、さらにはラクチドのラセミ化を抑制することができる。このため、本方法では、塩化銅を添加しない場合に比べ、より高い光学純度のラクチド生成物を得ることができる。
すなわち、原料の乳酸オリゴマーとして、Ｌ−乳酸オリゴマーあるいはＤ−乳酸オリゴマーを用いた場合には、それらの光学純度に応じて、高光学純度のラクチド生成物を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
乳酸オリゴマーの重量平均分子量は、以下の条件のＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）により、ポリスチレン標準サンプルとの比較で求めた。
検出器：ＲＩＤ−６Ａ、ポンプ：ＬＣ−９Ａ、カラムオーブン：ＣＴＯ−６Ａ、カラム：Shim-pack GPC-801C,-804C,-806C,-8025C を直列（島津製作所製）、移動相：クロロホルム、流速：１ml/min、サンプル量：200 μl （サンプル濃度が0.5w/w％となるようにクロロホルムに溶かした）、カラム温度：40℃。
【００２４】
［実施例１］
（乳酸オリゴマーの合成）
光学純度98.5％のＬ−乳酸（PH90、PURAC 社製）を温度160 ℃、圧力1.3 ×103 Paの条件で脱水することにより、重量平均分子量1500の乳酸オリゴマーを合成した。得られたオリゴマーの光学純度は98.0％であった。
【００２５】
（塩化銅によるラセミ化抑制の効果）
試験管に上記で得られた乳酸オリゴマーを５ｇ仕込み、乳酸オリゴマーの解重合の際に触媒として用いられるオクチル酸スズ0.025 ｇと、塩化銅0.01ｇを加え、200 ℃のヒーティングブロック内で約20時間加熱した。加熱終了後、試験管内の乳酸オリゴマーの光学純度を測定したところ、73.1％であった。
【００２６】
［比較例１］
（乳酸オリゴマーの合成）
光学純度98.5％のＬ−乳酸（PH90、PURAC 社製）を温度160 ℃、圧力1.3 ×103 Paの条件で脱水することにより、重量平均分子量1500の乳酸オリゴマーを合成した。得られたオリゴマーの光学純度は98.0％であった。
【００２７】
（塩化銅によるラセミ化抑制の効果）
試験管に上記で得られた乳酸オリゴマーを５ｇ仕込み、乳酸オリゴマーの解重合の際に触媒として用いられるオクチル酸スズ0.025 ｇを加えた。ここには、塩化銅を加えずに、200 ℃のヒーティングブロック内で約20時間加熱した。加熱終了後、試験管内の乳酸オリゴマーの光学純度を測定したところ、48.4％であった。
［実施例２］
（乳酸オリゴマーの合成）
光学純度98.5％のＬ−乳酸（PH90、PURAC 社製）を温度160 ℃、圧力1.3 ×103 Paの条件で脱水することにより、重量平均分子量1500の乳酸オリゴマーを合成した。得られたオリゴマーの光学純度は98.0％であった。
【００２８】
（乳酸オリゴマーの解重合）
図１に示すのと同様の構成の反応装置を用いた。容量500 ｍｌのフラスコ内の温度200 ℃、圧力1.3 ×103 Paに設定し、また、凝縮器（５）を氷浴中にて冷却した。フラスコに上記で得られた乳酸オリゴマーを400 ｇ仕込み、触媒としてオクチル酸スズ３ｇと、ラセミ化抑制剤として塩化銅２ｇを加え、真空ポンプ（７）で減圧を開始した。約２時間３０分経過した後、運転を停止した。
凝縮器５での凝縮物として着色のないラクチドが377 ｇ得られ、このラクチドの光学純度は96.5％であった。
【００２９】
［比較例２］
（乳酸オリゴマーの合成）
光学純度98.5％のＬ−乳酸（PH90、PURAC 社製）を温度160 ℃、圧力1.3 ×103 Paの条件で脱水することにより、重量平均分子量1500の乳酸オリゴマーを合成した。得られたオリゴマーの光学純度は98.0％であった。
【００３０】
（乳酸オリゴマーの解重合）
図１に示すのと同様の構成の反応装置を用いた。容量500 ｍｌのフラスコ内の温度200 ℃、圧力1.3 ×103 Paに設定し、また、凝縮器（５）を氷浴中にて冷却した。フラスコに上記で得られた乳酸オリゴマーを400 ｇ仕込み、触媒としてオクチル酸スズ３ｇを加え、真空ポンプ（７）で減圧を開始した。約２時間３０分経過した後、運転を停止した。
凝縮器５での凝縮物として着色のないラクチドが370 ｇ得られ、このラクチドの光学純度は91.0％であった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のラクチドの製造方法によれば、上述のように、解重合反応系に塩化銅を添加して乳酸オリゴマーの解重合を行うので、乳酸オリゴマー、さらには、乳酸オリゴマーを解重合して得られるラクチドのラセミ化を抑制することができる。その結果、特に、原料として光学純度の高い乳酸オリゴマーを用いた場合には、高い光学純度を有するラクチドを効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
（１）：解重合反応器
（２）：攪拌機
（３）：導管
（４）：導管
（５）：凝縮器
（６）：受器
（７）：真空ポンプ
【図１】
0004003287.tif 000002