DE19631633B4

DE19631633B4 - Verfahren zur Herstellung von Lactid

Info

Publication number: DE19631633B4
Application number: DE19631633A
Authority: DE
Inventors: Hitomi Ohara; Makoto Ogaito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: US5801255A; DE19631633A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Lactid mit den folgenden Stufen:
(a) Synthetisieren von Lactid unter Verwendung von Milchsäure als einem Ausgangsstoff;
(b) Entnahme des in Stufe (a) synthetisierten Lactids und der bei der Synthese gebildeten Verunreinigungen in gasförmigem Zustand;
(c) Verflüssigen der gasförmigen Komponenten aus Stufe (b) und Verfestigen nur des Lactids zur Trennung der Verunreinigungen von dem so erhaltenen, verfestigten Lactid; und
(d) Rückführen der abgetrennten Verunreinigungen aus Stufe (c) in die Synthesestufe (a), dadurch gekennzeichnet, daß
die gasförmigen Komponenten auf 80 bis 95°C abgekühlt werden, wodurch das Lactid nach Verflüssigung der gasförmigen Komponenten verfestigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lactid gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Lactid kann als Ausgangsstoff für die Herstellung von Polymilchsäuren verwendet werden.
Polymilchsäure ist ein biologisch sehr sicheres Polymer, und ihr Abbauprodukt, die Milchsäure, wird in vivo absorbiert. Mit den obigen Eigenschaften ist die Polymilchsäure für medizinische Zwecke, wie chirurgisches Nahtmaterial, Freigabekapseln in Arzneimittelzuführungssystemen und verstärkende Materialien für Knochenfrakturen, verwendbar. Außerdem ist sie als abbaubares Plastik bekannt, da sie unter natürlichen Umweltbedingungen abgebaut wird. Weiter ist ihre Verwendung für monoaxial und biaxial gestreckte Filme, Fasern, Extrusionsprodukte und verschiedene andere Zwecke weit verbreitet.
Zu den Verfahren zur Herstellung einer Polymilchsäure gehört ein Verfahren, in dem zunächst ein zyklisches Lactid der Milchsäure (Dimer) aus Milchsäure synthetisiert, dann durch Verfahren wie Kristallisation gereinigt und anschließend einer Ringöffnungspolymerisation unterzogen wird. Gemäß diesem Verfahren kann das Lactid durch die Stufen der Polymerisation ausreichender Mengen Milchsäure zu Polymilchsäuren mit relativ niedrigem Molekulargewicht (Oligomere) und anschließendes Erhitzen der polymerisierten Mischung in Gegenwart eines bekannten Katalysators, wie Antimontrioxid, zu einem Lactid als Komponente vaporisierter Produkte hergestellt werden.

Jedoch befinden sich in den vaporisierten Produkten außer dem Lactid Verunreinigungen, wie Wasser, Monomere, Dimere und Trimere der Milchsäure. Da diese Verunreinigungen als Inhibitoren der Lactidpolymerisation wirken, kann keine Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht erhalten werden, wenn nicht hochreines Lactid verwendet wird. Deshalb ist es notwendig, das Verunreinigungen enthaltende Lactid zu reinigen, wobei zu konventionellen Lactidreinigungsverfahren solche zählen, bei denen Lösungsmittel verwendet werden. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentoffenlegung Nr. 63-101378 Rekristallisation unter Verwendung eines Alkohols mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt Isopropylalkohol, oder Ausfällung aus einem Lösungsmittel, in dem Lactid nicht löslich ist.

In den obigen konventionellen Reinigungsverfahren neigen jedoch Wasser, Milchsäure und Milchsäureoligomere dazu, Ringöffnung des Lactids zu verursachen, was zu geringer Ausbeute an Lactid führt. Außerdem erfordert die Verwendung eines Lösungsmittels Ausrüstungen für Lagerung und Sammlung, was ziemlich hohe Investitionskosten für die Ausstattungen erforderlich macht.

Zur Lösung dieser Probleme wurden Aufreinigungsverfahren vorgeschlagen, die kein Lösungsmittel verwenden (japanische Patentoffenlegung Nr. 6-256340). Dieses Verfahren ist eine sogenannte "Schmelzkristallisation", in der wiederholte Phasenumwandlungen von einer Flüssig- zu einer Festphase selektiv durchgeführt werden. Da in diesem Verfahren jedoch Hydroxyverunreinigungen, wie Oligomere, Milchsäure und Wasser, in geschmolzenem Zustand zugegeben werden müssen, ist das Lactid für Ringöffnungsreaktion empfänglich, wie in dem Fall, in dem Lösungsmittel verwendet werden, was zu einer geringen Ausbeute an Lactid führt. Da außerdem die Ausbeute bei Aufreinigung durch Schmelzkristallisation erhöht ist, erschwert das Rückführen von Oligomeren und Milchsäure, die als Verunreinigungen gesammelt werden, in den Reaktor das Verfahren und verursacht zudem einen großen Wärmeverlust.

Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei welchem die gasförmigen Komponenten auf eine Temperatur zwischen –78°C und 10°C abgekühlt werden, ist aus WO92/05168A bekannt.

In Hinblick auf die obigen Probleme ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Lactid zur Verfügung zu stellen, welches kein Lösungsmittel verwendet und gleichzeitig die Probleme des konventionellen Schmelzkristallisationsverfahrens vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Lactid gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch die nähere Beschreibung und die angefügte Zeichnung besser verständlich, die nur der Veranschaulichung dienen und nicht die vorliegenden Erfindung einschränken sollen.

1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Bezugsziffern in 1 bezeichnen folgende Elemente: R-1 ist ein Reaktor, 11 ein Auslaßrohr, 12 ein Rückführungsrohr, 12' und 12'' sind Verbindungsrohre, 13 ist ein Vakuumrohr, 14 ein Turbinenrührflügel, 15 ein Verbindungsrohr, 16 und 16' sind Auslaßrohre, 17 ist ein Verbindungsrohr, 18 ein Auslaßrohr, 19 ein Zuführungsrohr, 20 ein Verbindungsrohr, 21 ein Zuführungsrohr, 22 ein Auslaßrohr, C₁–C_n sind Wärmeaustauscher und V₁–V₁₆ Ventile (ausschließlich Ein-Aus-Schaltung).

In der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der als Ausgangsstoff verwendeten Milchsäure um eine L-Milchsäure oder D-Milchsäure handeln. Die obige Milchsäure kann durch ein konventionell bekanntes Verfahren hergestellt worden sein, wobei solche, die durch ein Fermentationsverfahren mit einer Reinheit von 80% oder mehr und einer optischen Reinheit von 99% oder mehr hergestellt wurden, bevorzugt sind. Die obige Milchsäure wird dehydratisiert und konzentriert, um ein Milchsäureoligomer als ein Zwischenprodukt zu erhalten. Die Dehydratisierung wird im allgemeinen unter reduziertem Druck von 1333,223 bis 13332,23 Pa (10 bis 100 Torr) und einer Temperatur von 130 bis 170°C durchgeführt. Die resultierenden Milchsäureoligomere besitzen ein mittleres Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von bevorzugt etwa 400 bis 2000, bevorzugter von etwa 1000 bis 2000. Die resultierenden Milchsäureoligomere werden dann in zyklische Dimere umgebildet. Mit anderen Worten wird der Katalysator zur Bildung von zyklischen Dimeren (Umesterungsreaktion) zugegeben und die resultierende Mischung unter reduziertem Druck erhitzt, um das Lactid abzudestillieren. Der hier verwendete Katalysator kann ein konventionell bekannter sein, wie Zinnoctylat, Antimontrioxid, Zinkoxid und Bleistearat. Die Hitzebehandlung zur Vergasung wird bei einer Temperatur von bevorzugt 190 bis 210°C und bevorzugter unter reduziertem Druck von 1333,223 bis 6666,11 Pa (10 bis 50 Torr) durchgeführt.

Bei der Synthese des obigen Lactids können vertikale oder horizontale Reaktoren verwendet werden. Bei Verwendung von vertikalen Reaktoren können die Reaktoren mit Rührflügeln, wie ein Schaufelrührflügel, ein Turbinenrührflügel, ein Ankerrührflügel, ein Doppelbewegungsrührflügel und ein Spiralbandrührflügel, ausgestattet sein. Darunter ist ein Reaktor mit einem Spiralbandrührflügel zum Rühren in Fällen, wo die Viskosität hoch ist, bevorzugt. Bei Verwendung von horizontalen Reaktoren können diese mit Rührflügeln, wie Einzelschraubenextruder und Doppelschraubenextruder, ausgestattet sein.

Das in der Synthese gebildete Lactid und die Verunreinigungen, wie Wasser, Monomere der Milchsäure und Milchsäureoligomere, haben einen Dampfdruck von 799,93 bis 2666,44 Pa (6 bis 20 mmHg), so daß das Lactid und die Verunreinigungskomponenten aus dem Reaktor durch Vergasen der Komponenten unter den obigen Herstellungsbedingungen des Lactids abgeführt werden können. Hier kann der Reaktor außerdem als ein Vergasungsmittel zum Vergasen des Lactids und der Verunreinigungskomponenten und zum Entlassen dieser gasförmigen Komponenten dienen. Das Erhitzen auf die obige Temperatur kann durch ein bekanntes Heizmittel, wie ein Heizgerät, erreicht werden; ein reduzierter Druck wird durch eine Vakuumpumpe geliefert.

Das gasförmige Lactid und die Verunreinigungen werden dann auf eine Temperatur gleich oder unter dem Schmelzpunkt des Lactids abgekühlt, nämlich auf 80 bis 95°C, wobei nach Verflüssigen der gasförmigen Komponenten nur das Lactid verfestigt wird. Dieses Abkühlen kann beispielsweise durch Durchleiten eines Kühlmittels durch einen Wärmeaustauscher durchgeführt werden. Es können bekannte Kühlmittel, wie Ethylenglycol oder Kühlwasser oder Warmwasser verwendet werden. Die Anzahl der Kühlmittel ist nicht besonders eingeschränkt, es können zum Beispiel mehrere Kühlmittel mit verschiedenen Erstarrungstemperaturen hintereinander verwendet werden, durch die das Lactid und die Verunreinigungen nacheinander durchgeleitet werden.

Außerdem muß die Temperatur eines Kühlmittels nicht auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden; es ist vorzuziehen, den Verunreinigungen, die an der Oberfläche des verfestigten Lactids anhaften, durch allmähliche Erhöhung der Temperatur die Gelegenheit zu geben, auszufließen, ohne dabei das verfestigte Lactid zu schmelzen. Dieses Ausfließen der Verunreinigungen ist das sogenannte "Schwitzen", durch das die kleine Menge an Oligomeren, die hauptsächlich an der Oberfläche des Lactids anhaften, entfernt werden kann. Die Temperaturregelung, bei der das Schwitzen stattfinden kann, kann beispielsweise durch Verwendung eines Heizgerätes in einem Kühlmittel, wodurch der elektrische Stromfluß variabel gemacht wird, erreicht werden. Alternativ kann bei Verwendung von Kühlwasser zur Kühlung die Temperaturregelung durch Variieren der Kühlwassertemperatur erreicht werden. Die Temperaturregelung ist hier nicht auf diese Methoden beschränkt.

Die Trennung von Lactid und Verunreinigungenn kann ohne Verwendung eines speziellen Trennungsmittels durchgeführt werden, da das Lactid verfestigt und die Verunreinigungen verflüssigt werden, wodurch eine Fest-Flüssig-Phase in der Kühlvorrichtung gebildet wird. Beispielsweise findet die Trennung durch Gravitationswirkung durch Anordnung des Kühlmittels in Gravitationsrichtung statt. Das in dem Kühlmittel verfestigte Lactid kann durch Erhitzen und Schmelzen des Lactids entnommen und das entnommene Lactid in dem Kühlmittel wieder verfestigt werden. Hier wird das Erhitzen und Schmelzen des Lactids in einem Temperaturbereich durchgeführt, der nicht beträchtlich seinen Schmelzpunkt übersteigt, um den Abbau des resultierenden Produkts zu verhindern.

Die abgetrennten Verunreinigungen können beispielsweise durch Anordnung des Reaktors unterhalb des Kühlmittels und Rückführen der Verunreinigungen durch Gravitationswirkung zu dem Reaktor rückgeführt werden. Alternativ können die Verunreinigungen dem Reaktor unter Verwendung einer Flüssigförderpumpe wieder zugeführt werden. Da die Verunreinigungen hauptsächlich aus Milchsäureoligomeren bestehen, können sie wieder als Ausgangsstoff zur Bildung von Lactid verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird von dem aus dem Reaktor abgeführ ten, gasförmigen Lactid und den Verunreinigungen nur das Lactid verfestigt und die Verunreinigungen wieder dem Reaktor zugeführt, um wiederum als Ausgangsstoff für die Lactidpolymerisation verwendet zu werden, so daß die Ausbeute bemerkenswert verbessert wird.

Da außerdem das Lactid und die Verunreinigungen nicht wie bei der Schmelzkristallisation in einem geschmolzenem Zustand zugeführt werden, findet keine Ringöffnungsreaktion des Lactids statt.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In 1 ist R-1 ein hohler, zylindrischer Reaktor mit zwei Öffnungen an seinem oberen Teil, einer Einlaßöffnung zur Zufuhr von Ausgangsstoffen zur Herstellung von Lactid, wie Milchsäureoligomere und Katalysatoren, und einer Auslaßöffnung dafür. Die Auslaßöffnung ist mit einem Auslaßrohr 11 verbunden. In dem Reaktor R-1 ist ein Turbinenrührflügel 14 installiert, dessen Motor M an der Seite der anderen Öffnung (Einlaßöffnung) des Reaktors R-1 angeordnet ist. Außerdem ist eine Verbindungsöffnung des Reaktors R-1 mit einem Vakuumrohr 13 zur Erzeugung eines reduzierten Druckes innerhalb des Reaktors R-1 und eine Verbindungsöffnung mit einem Rückführungsrohr 12 verbunden. An der Oberfläche des Reaktors R-1 ist ein Heizmittel (Heizgerät) zum Erhitzen des Reaktors R-1 angeordnet (in der Figur nicht gezeigt); die Temperatur innerhalb des Reaktors R-1 wird durch einen Temperaturfühler (in der Figur nicht gezeigt) angezeigt.

C₁, C₂, C₃, C₄, C₅, ..., C_n sind Wärmeaustauscher mit jeweils einer doppelzylindrischen Struktur aus einem inneren Zylinder, durch den das hergestellte Lactid usw. fließt, und einem äußeren Zylinder, durch den Kühlmittel, wie Ethylenglycol, fließen. Zwischen den inneren und den äußeren Zylinder wird ein Wärmeaustauscher geleitet, so daß der Wärmeaustauscher als ein Kühlmittel wirkt. Außerdem wird in diesen Wärmeaustauschern C₁ bis C_n die Temperatur des Kühlmittels erhöht, wenn das verfestigte Produkt, nämlich das Lactid, geschmolzen werden soll. Ebenso können die Einlaßöffnungen der Wärmeaustauscher C₁ bis C_n entweder am oberen oder unteren Teil lokalisiert sein, wobei vorzugsweise die Einlaßöffnung an dem oberen Teil und die Auslaßöffnung an dem unteren Teil angeordnet sind (in dieser Ausführungsform befindet sich die Einlaßöffnung in jedem Fall an dem oberen Teil und die Auslaßöffnung an dem unteren Teil der Figur).

Das obige Auslaßrohr 11 ist mit der Einlaßöffnungsstelle des Wärmeaustauschers C₁ verbunden, und ein Verbindungsrohr 15, welches mit einem Paar Wärmeaustauschern C₂ und C₃ verbunden ist, ist mit der Auslaßöffnungsstelle des Wärmeaustauschers C₁ verbunden. Das Verbindungsrohr 15 ist mit einem Verbindungsrohr 17, und das Verbindungsrohr 17 mit einem Auslaßrohr 18 eines Wärmeaustauschers C₄ verbunden, wodurch es möglich wird, das erhaltene Produkt von dem Wärmeaustauscher C₄ zu dem Paar Wärmeaustauschern C₂ und C₃ rückzuführen. Außerdem sind die beiden Auslaßrohre 16 und 16', die an den Auslaßöffnungen der beiden Wärmeaustauscher C₂ und C₃ angeordnet sind, mit dem Rückführungsrohr 12 zu dem Reaktor R-1 auf halbem Weg verbunden; ein Fusionspunkt der Auslaßrohre 16 und 16' steht mit einem Zuführungsrohr 19 in Verbindung, das wiederum mit dem Wärmeaustauscher C₄ in Verbindung steht. Gleichermaßen ist das Zuführungsrohr 19 mit dem Rückfüh rungsrohr 12 über ein Verbindungsrohr 12' verbunden. Gleichermaßen ist das obige Auslaßrohr 18 des Wärmeaustauschers C₄ mit dem Rückführungsrohr 12 über ein Verbindungsrohr 12'' verbunden.

Außerdem ist 20 ein Verbindungsrohr zum Rückführen der erhaltenen Produkte von einem Wärmeaustauscher C₅ zu dem Wärmeaustauscher C₄, wobei das Verbindungsrohr 20 mit einem Auslaßrohr 22, welches an einer Auslaßöffnungsstelle des Wärmeaustauschers C₅ angeordnet ist, in Verbindung steht. 21 ist ein Zuführungsrohr, welches mit dem Auslaßrohr 18 des Wärmeaustauschers C₄ und ebenso mit der Einlaßöffnungsstelle des Wärmeaustauschers C₅ verbunden ist. Für die Wärmeaustauscher C₅ bis C_n sind entsprechende Verbindungen wie oben beschrieben angeordnet.

Gleichermaßen sind V₁ bis V₁₆ Ventile (ausschließlich An-Aus-Schaltung).

Unter Verwendung der obigen Konstruktion wird das Lactid in der vorliegenden Erfindung durch folgendes Verfahren hergestellt.

Zunächst wird die als Ausgangsstoff verwendete Milch säure in einen Reaktor R-1 gegeben. Nach Zugabe eines Katalyators wird der Reaktor unter Verwendung eines Vakuumrohrs 13 einem reduzierten Druck ausgesetzt, während mit einem Heizmittel, das in der Figur nicht dargestellt ist, erhitzt wird, um Lactid zu synthetisieren. Eine Mischung aus dem hergestellten Lactid und den Verunreinigungen, die Oligomere beinhalten, welche im folgenden als "Rohlactid" bezeichnet wird, liegt in gasförmiger Form vor. Das gasförmige Rohlactid fließt durch ein Auslaßrohr 11, um in einen Wärmeaustauscher C₁ eingeleitet zu werden.

In dem Wärmeaustauscher C₁, durch den ein bei einer Temperatur zur Verflüssigung des Rohlactids gehaltenes Kühlmittel fließt, wird das rohe, feste Lactid verflüssigt. Hier ist nur das Ventil V₁ geöffnet, und die anderen Ventile V₂, V₃, V₄, ..., V₁₆ geschlossen. Das verflüssigte Rohlactid wird durch das Ventil V₁ in einen Wärmeaustauscher C₂ eingeleitet. In dem Wärmeaustauscher C₂, der zuvor auf eine Temperatur von etwa dem Schmelzpunkt des Lactids durch ein Kühlmittel abgekühlt worden ist, wird nur das darin eingeleitete verflüssigte Rohlactid verfestigt, während die Verunreinigungskomponenten, wie Oligomere, in flüssigem Zustand verbleiben, ohne Verfestigung zu unterliegen. Die Verunreinigungen werden dem Reaktor R-1 über ein Rückführungsrohr 12 durch Öffnen des Ventils V₃ wieder zugeführt. Danach wird die Temperatur im Inneren des Wärmeaustauschers C₂ auf eine Temperatur leicht unter dem Schmelzpunkt des Lactids, beispielsweise auf eine Temperatur 2 bis 3°C unter dem Schmelzpunkt des Lactids, durch ein in der Figur nicht dargestelltes Heizmittel erhöht, um das "Schwitzen" durchzuführen. Die ausgeschwitzten Verunreinigungen werden dann von dem verfestigen Lactid entfernt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die ausgeschwitzten Verunreinigungen auf die gleiche Weise wie oben zu dem Reaktor R-1 rückgeführt. Bei Einsetzen des Schwitzens wird das Ventil V₁ geschlossen und das Ventil V₂ geöffnet, so daß das Flüssigkeitsprodukt von dem Wärmeaustauscher C₁ in den Wärmeaustauscher C₃ geleitet wird.

Nach Entfernen der ausgeschwitzten Komponenten wird die Temperatur des Wärmeaustauschers C₂ auf eine Temperatur erhöht, bei der das L-Lactid geschmolzen wird, und das Ventil V₃ geschlossen, und die Ventile V₅ und V₈ geöffnet, um das geschmolzene Lactid dem Wärmeaustauscher C₄ über ein Auslaßrohr 16 und ein Zuführungsrohr 19 zuzuführen. Der Wärmeaustauscher C₄ wird zuvor gekühlt, um wiederum die darin eingeleitete Flüssigkeit zu verfestigen. In dem Wärmeaustauscher C₄ werden die Verfahren des Schwitzens und Auflösens nochmals durchgeführt. In dem Fall, daß große Mengen an Lactid in den ausgeschwitzten Komponenten enthalten sind, werden die ausgeschwitzten Komponenten durch Öffnen des Ventils V₁₆ und Durchleiten durch das Auslaßrohr 18 und das Verbindungsrohr 17 wieder dem Wärmeaustauscher C₂ (oder dem Wärmeaustauscher C₃) zugeführt, in dem die Verfahren von Verfestigen, Schwitzen und Auflösen durchgeführt werden. Die obigen Verfahren werden solange wiederholt, bis ein gewünschter Reinheitsgrad von 99,9% oder mehr (oder eine optische Reinheit von 99,9% oder mehr für diejenigen, die unter Verwendung von Milchsäuren mit optischer Aktivität erhalten werden können) erreicht ist. Die ausgeschwitzten Komponenten werden, in Abhängigkeit des Lactidgehalts in den ausgeschwitzten Komponenten, zu mindestens der Stufe vor der Stufe, in der das Schwitzen durchgeführt wird, zum Beispiel C₂ → R-1 und C₅ → C₄, rückgeführt. Mit anderen Worten werden bei Durchführung des Schwitzens in einem Wärmeaustauscher C_n, wenn die Menge an Lactid gering ist, die ausgeschwitzten Komponenten zu dem Reaktor R-1 und zu einem Wärmeaustauscher C_n–1 transportiert, in dem die Komponenten Verfestigung und Schwitzen zur Entfernen der Verunreinigungen unterzogen werden; dann wird das verfestigte Lactid erhitzt und aufgelöst, um die gereinigten Komponenten zu dem Wärmeaustauscher C_n zu transportieren.

Übrigens beträgt der Schmelzpunkt von L- oder D-Lactid 98°C, während der Schmelzpunkt von DL-Lactid 127°C beträgt. Aus diesem Grund löst sich bei Durchführung des Schwitzens das L- oder D-Lactid vor dem DL-Lactid auf.

Nach Auflösen des L-Lactids kann die Temperatur zum Auflösen des DL-Lactids weiter erhöht werden, und diese Lactid-Komponenten können dem Reaktor R-1 wieder zugeführt oder in einen separaten Tank (nicht in 1 dargestellt) eingeleitet werden. Bei Rückführung der Komponente in den Reaktor R-1 findet ebenfalls die Racemisierung der D-Isome ren mit L-Isomeren statt, wodurch eine Erhöhrung der Ausbeute an L-Isomeren verursacht wird. Außerdem wird der Wärmeaustauscher C₁ nicht unbedingt benötigt.

Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Ringöffnungsreaktion des Lactids während der Synthese, im Gegensatz zu der Schmelzkristallisation, kaum statt, da das Lactid und die Verunreinigungen aus dem Reaktor in gasförmigem Zustand abgeführt werden. Außerdem kann das resultierende Lactid mit bemerkenswert hoher Ausbeute erhalten werden, da die Ausgangsstoffe für die Lactidsynthese, wie Milchsäureoligomere, zu dem Reaktor rückgeführt werden.

Beispiele
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben.
Das durch GPC bestimmte Molekulargewicht und die durch HPLC bestimmte optische Reinheit in dem folgenden Versuchsbeispiel wurden unter folgenden Bedingungen analysiert:
<Messung des Molekulargewichts: GPC-Messung>

Detektor: RID-6A
Pumpe: LC-9A
Säulenofen: CTO-6A
Säulen: in Reihen verbunden: SHIM PACK GPC-801C, GPC-804C, GPC-806C und GPC-8025C.
Detektor, Pumpe, Säulenofen und Säulen wurden alle von Shimadzu Corporation hergestellt.
Analysebedingungen: Lösungsmittel: Chloroform Fließgeschwindigkeit: 1 ml/min. Probenmenge: 200 μl (Lösungskonzentration von 0,5 Gew.% in Chloroform) Säulentemperatur: 40°C

<Messung der optischen Reinheit: HPLC-Messung>

Pumpe: LC-6A
Säule: CRS10W (von Mitsubishi Chemical Corporation)
Detektor: Spektrophotometer (SPD-6AV)
Säulentemperatur: 30°C
Fließgeschwindigkeit: 0,5 ml/min.
Eluzionsmittel: 2 mM Kupfersulfatlösung

Versuchsbeispiel
Unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung wurde das folgende Experiment durchgeführt.
1000 kg einer 90-Gew.-%igen Milchsäurelösung (die übrigen 10 Gew.-% sind Wasser) mit einem L-Lactid:D-Lactidverhältnis von 99:1, wurden als Ausgangsstoff verwendet; die Lösung wurde konzentriert und Dehydratisierungskondensation durchgeführt, um 280 kg Wasser zu entfernen. Das durch GPC bestimmte mittlere Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des resultierenden Oligomeren betrug 1000 bis 2000. Außerdem wurden 25 mg dieses Oligomeren in ein Teströhrchen gegeben, zu dem 2 ml einer 1 N NaOH-Lösung gegeben wurden. Nachdem das Teströhrchen verschlossen worden war, wurde es für 10 Minuten auf 100°C erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde mit 2 ml einer 1 N-Schwefelsäurelösung neutralisiert und die resultierende Lösung mit dem 10-fachen Volumen destillierten Wassers verdünnt.
Bei Bestimmung der optischen Reinheit der obigen Probe durch HPLC-Messung fiel der L-Lactidgehalt aufgrund der Hitzebehandlung auf 90 Gew.-% ab. Zu der obigen Reaktionsmischung, die nach Entfernen des Wassers durch Dehydratisierung und Kondensation erhalten worden war, wurden drei Kilogramm Zinnoctylat gegeben, um das vergaste Rohlactid bei 200°C und 1999,83 Pa (15 mmHg) abzuführen. Das erzeugte Gas wurde auf eine Gastemperatur von 95°C in einem Wärmeaustauscher (C₁) aus Carbid mit einem Wärmeleitungsbereich von 3 m² abgekühlt, um das Rohlactid zu verflüssigen. Das verflüssigte Lactid und die Verunreinigungen, wie Oligomere, wurden zu einem Wärmeaustauscher (C₂) aus Carbid mit einem Wärmeleitungsbereich von 10 m² und einer inneren Temperatur von 93°C transportiert, wobei sich Kristalle bildeten, die an den Innenwänden des Wärmeaustauschers anhafteten. Hier wurden die Oligomere nicht verfestigt und zu dem Reaktor R-1 rückgeführt.
Danach wurde die Temperatur im Inneren des Wärmeaustauschers C₂ auf 96°C erhöht, damit das Schwitzen stattfinden konnte. Die ausgeschwitzten Komponenten wurden zu dem Reaktor R-1 rückgeführt. Weiter wurde die Temperatur im Inneren des Wärmeaustauschers C₂ auf 100°C erhöht, um die Kristalle zu lösen. Die erhitzte Flüssigmischung wurde dann zu dem Wärmeaustauscher C₄ mit einer Multirohrstruktur und einem Leitungsbereich von 10 m² transportiert. Die Temperatur im Inneren des Wärmeaustauschers C₄ wurde vorher auf 93°C eingestellt und die obigen Verfahren von Schwitzen und Auflösen wiederholt. Die resultierenden ausgeschwitzten Komponenten wurden ebenso zu dem Reaktor R-1 rückgeführt.
Durch Durchführung der obigen Operationen wurde das Lactid mit einer hohen Ausbeute von 95% erhalten, was bemerkenswert höher ist als in dem Fall, in dem die ausgeschwitzten Komponenten nicht rückgeführt werden, was eine niedrige Ausbeute an Lactid von 70% ergibt. Der Gehalt an DL-Lactid war mit 1% oder weniger ebenso bemerkenswert gering.
10 g des resultierenden Lactids wurden in ein Teströhrchen gegeben und das Lactid bei 140°C in Gegenwart von 100 ppm Zinnoctylat polymerisiert. Im Ergebnis wurde ein Polymilchsäurepolymer mit einem durch GPC bestimmten mittleren Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von 270000 erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Lactid mit den folgenden Stufen: (a) Synthetisieren von Lactid unter Verwendung von Milchsäure als einem Ausgangsstoff; (b) Entnahme des in Stufe (a) synthetisierten Lactids und der bei der Synthese gebildeten Verunreinigungen in gasförmigem Zustand; (c) Verflüssigen der gasförmigen Komponenten aus Stufe (b) und Verfestigen nur des Lactids zur Trennung der Verunreinigungen von dem so erhaltenen, verfestigten Lactid; und (d) Rückführen der abgetrennten Verunreinigungen aus Stufe (c) in die Synthesestufe (a), dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Komponenten auf 80 bis 95°C abgekühlt werden, wodurch das Lactid nach Verflüssigung der gasförmigen Komponenten verfestigt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das synthetisierte Lactid und die bei der Synthese gebildeten Verunreinigungen durch Erhitzen der Reaktionsmischung auf eine Temperatur von 190 bis 210°C vergast werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das synthetisierte Lactid und die bei der Synthese gebildeten Verunreinigungen in einem für die Lactidsynthese der Stufe (a) verwendeten Reaktor vergast werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, mit den folgenden Stufen nach Stufe (c) und vor Stufe (d): (i) Durchführen von Schwitzen des verfestigten Lactids; und (ii) Entfernen der ausgeschwitzten Komponenten aus dem verfestigten Lactid.