JP2002300898A - 発酵乳酸を原料とするラクチドの製造方法及びポリ乳酸の製造方法 - Google Patents
発酵乳酸を原料とするラクチドの製造方法及びポリ乳酸の製造方法Info
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Abstract
クチドを一貫的に製造する方法、及び乳酸発酵で得られ
た乳酸アンモニウムからポリ乳酸を一貫的に製造する方
法を提供する。 【解決手段】 (1) 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウ
ムから乳酸エステルを合成し、(2) 前記乳酸エステルを
モノブチル錫以外の触媒の存在下重縮合し、重量平均分
子量15,000未満のポリ乳酸(乳酸プレポリマー)
を合成し、(3) 前記ポリ乳酸を解重合してラクチドを生
成させる、ラクチドの製造方法。さらに、(4) 前記ラク
チドを開環重合させてポリ乳酸を得る、ポリ乳酸の製造
方法。乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムから乳酸エ
ステルを製造する方法。
Description
するラクチドの製造方法及びポリ乳酸の製造方法、乳酸
発酵で得られた乳酸アンモニウムからラクチドを製造す
る方法及びポリ乳酸を製造する方法に関する。さらに、
本発明は、乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムからの
乳酸エステルの製造方法にも関する。
乳酸とD−乳酸の混合物が含まれる。ラクチドは乳酸の
環状二量体であり、ポリ乳酸の製造原料として特に有用
なものである。ポリ乳酸とは、乳酸を構成モノマーの主
体とする重合体であり、単独重合体のみならず、他のモ
ノマーとの共重合体も含む。ポリ乳酸は、バイオマスを
原料とした生分解性プラスチックとして有用である。
の直接脱水縮合、乳酸エステルからの脱アルコール縮
合、あるいはラクチドの開環重合によって行われてい
る。
るものとして、例えば、米国特許USP 2,534,255 号明細
書には、ヒドロキシカルボン酸エステルからエステル化
触媒の存在下で、ヒドロキシポリエステルを生成する方
法が開示されている。
エステルを縮合し、重量平均分子量15,000以上の
ポリ乳酸を製造する方法が開示されている。当該重合物
からラクチドを合成することは、記載されていない。重
量平均分子量15,000以上のポリ乳酸とするのは多
大な時間が必要である。
酸エステルから、回分式反応器内で生成するアルコール
を除去しながら重縮合させ、得られたオリゴマーをスク
リュー式押出機内で生成するアルコールを除去しながら
更に重縮合させて、ポリ乳酸を製造する方法が開示され
ている。当該重合物からラクチドを合成することは、記
載されていない。
乳酸(DL−乳酸)から乳酸エステルを合成し、これを
脱アルコールして乳酸オリゴマーを合成し、続いてラク
チドを合成する方法が開示されている。
酸エステルをモノブチル錫化合物の存在下で脱アルコー
ルし、ポリ乳酸又はポリ乳酸とラクチドとを含む組成物
とし、次に前記組成物をモノブチル錫化合物の存在下で
加熱し、ラクチドを製造する方法が開示されている。
り直接エステル化されることは以前から知られている
(INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY VOL. 44, N
O.9, 2189-2191, Sept. 1957) 。
によって生成した乳酸アンモニウムに、ブタノール又は
ペンタノールを添加し、反応後期に鉱酸を加え反応をさ
らに進行させ、アンモニアを回収すると共に、乳酸エス
テルを回収する方法が開示されている。
は、乳酸を原料としてオリゴマー化し、該オリゴマーを
還流させながら、重合度の高い乳酸オリゴマーを合成
し、該重合度の高いオリゴマーからラクチドを製造する
方法が開示されている。乳酸エステルを用いて、モノマ
ー及びオリゴマーを還流させながら、重縮合させる方法
の開示はない。
からの乳酸エステルを原料として、乳酸オリゴマーを合
成し、乳酸オリゴマーの解重合によりラクチドを製造す
る方法、及び発酵乳酸からの乳酸エステルを原料とし
て、乳酸オリゴマーを合成し、乳酸オリゴマーの解重合
によりラクチドを製造し、このラクチドからポリ乳酸を
製造する方法は知られていない。
において、アンモニアで中和しながらヘテロ型乳酸発酵
で乳酸とエタノールを生成し、この乳酸をエステル化す
ることは知られていない。ヘテロ乳酸菌は、グルコース
から乳酸とエタノールを生成し、キシロースから乳酸と
酢酸を生成する。
ス)やシュークロース(グルコースとフルクトースより
構成される)を乳酸発酵させ、炭酸カルシウムで中和
し、濃縮し乳酸カルシウムを沈殿させ、これを硫酸で遊
離させ粗乳酸として、さらにメタノール又はエタノール
とのエステルに変換し、蒸留後エステルを加水分解し乳
酸を得ていた。この方法では、大量の硫酸カルシウムが
副産物として生成するという問題があった。
モニアで中和し、乳酸アンモニウムを得て、アルコール
との乳酸エステルにして蒸留し、アンモニアを回収し、
乳酸エステルを加水分解する方法が開発されている。
ための一貫したプロセスはなかった。一貫したプロセス
を完成することにより、ポリ乳酸製造のコストダウンが
図れる。すなわち、従来は乳酸の製造とポリ乳酸の製造
とが別々に考えられていたため、無駄な工程が多かっ
た。具体的に無駄な工程とは、乳酸エステルを乳酸に加
水分解する工程である。また、乳酸エステルからポリ乳
酸を合成することによって、反応器の耐食性が緩和さ
れ、設備投資の上でも大きく貢献できる。乳酸は腐食性
があり、特に140℃を越えると濃縮やラクチドの合成
などを行うには、チタンやタンタル、ガラスライニング
の反応器や配管が必要であった。しかし、乳酸エステル
を用いると反応器に耐食性の材料を使う必要がなく、大
幅な設備のコストダウンが図れる。
的に問題となっている。日本では古紙、建築廃材、間伐
材、稲わら等の廃棄物処理の問題がある。海外では直接
人間の食料とならない木質を発酵原料として使用すると
いう潮流がある。
ルロースが含まれており、これを糖化する方法として
は、硫酸法、高圧熱水法、酵素法が実用段階にある。糖
化により得られる糖は六単糖及び五単糖であり、六単糖
はグルコース、五単糖はキシロースが主体である。
より2モルの乳酸になり、炭素の無駄がない。さらに、
乳酸菌の中にはキシロース3モルから乳酸5モルを生成
する菌株もある。また、1モルのグルコースはヘテロ型
の乳酸発酵により1モルの乳酸と1モルのエタノールに
なる(この場合は1モルの炭酸ガスが発生する)。すな
わち、グルコースは乳酸エステルを合成するのに非常に
好適な原料である。
のキシロースから1モルの乳酸と1モルの酢酸が生成す
る。そこで、本発明では、ヘテロ乳酸発酵をアンモニア
で中和しながら行い、生成した乳酸と酢酸のアルコール
(エタノール)エステルを合成し、発酵液から酢酸エス
テル及び乳酸エステルとして取り出す。
せ乳酸エチルを製造する場合、収率が低く、エタノール
の常圧での沸点が78℃と低いことから反応が遅いとい
う問題があった。
アンモニウムとを反応させて乳酸エステルを製造する場
合、分離器により水を除去しても、収率が50%程度と
低いという問題があった。
アンモニウムからラクチドを一貫的に製造する方法、及
び乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムからポリ乳酸を
一貫的に製造する方法を提供することにある。さらに、
本発明は、乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムからの
乳酸エステルを製造する方法を提供することにある。
で得られた乳酸アンモニウムから乳酸エステルを合成
し、(2) 前記乳酸エステルをモノブチル錫以外の触媒の
存在下重縮合し、重量平均分子量15,000未満のポ
リ乳酸(乳酸プレポリマー)を合成し、(3) 前記ポリ乳
酸を解重合してラクチドを生成させる、ラクチドの製造
方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウムとアルコールとを反応さ
せ、乳酸エステルを合成すると共に、アンモニアを回収
する、前記のラクチドの製造方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウムと、炭素数4又は5のア
ルコール以外のアルコールとを反応させ、乳酸エステル
を合成すると共に、アンモニアを回収する、前記のラク
チドの製造方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウムと、エタノールとを加圧
条件下で反応させ、乳酸エチルを合成すると共に、アン
モニアを回収する、前記のラクチドの製造方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウム水溶液と、水と二層に分
離する炭素数4以上のアルコールとを還流させながら反
応器中で反応させ、凝縮した水及びアルコールの少なく
とも一部を分離器に溜め、前記分離器に溜められた下層
の水の少なくとも一部を排出し新たな水を分離器に加え
ると共に、上層のアルコールの少なくとも一部を反応器
中に戻し、この一連の操作を繰り返し、乳酸エステルを
合成すると共に、アンモニアを回収する、前記のラクチ
ドの製造方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウム水溶液と、水と二層に分
離する炭素数4以上のアルコールとを還流させながら反
応器中で反応させ、逐次アルコールの一部又は全部を留
出させると共に、新しいアルコールを反応器中に加え、
乳酸エステルを合成すると共に、アンモニアを回収す
る、前記のラクチドの製造方法である。
酵で得られた乳酸アンモニウムと、エタノールとを反応
させ、反応終了後、エタノールと乳酸エチルとをそれぞ
れ留出させ、残った乳酸アンモニウム溶液に新たにエタ
ノールを加えるか、又は、残った乳酸アンモニウム溶液
に新たにエタノールと乳酸発酵で得られた乳酸アンモニ
ウムとを加え、再度乳酸アンモニウムとエタノールとを
反応させ、この反応操作を繰り返し、乳酸エチルを合成
する共に、アンモニアを回収する、前記のラクチドの製
造方法である。
ステル及び/又はその重縮合物であるポリ乳酸(乳酸プ
レポリマー)を還流させながら重縮合を行う、前記のラ
クチドの製造方法である。
ステルを重縮合して乳酸プレポリマーを得ると共に、生
じるアルコールを回収する、前記のラクチドの製造方法
である。
ステルを重縮合する工程において、反応器の温度を逐次
上昇させる、前記のラクチドの製造方法である。
を含む培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニア
でpHをコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウ
ム及びエタノールを生成させ、乳酸アンモニウムとアル
コールとを反応させ、乳酸エステルを合成すると共に、
アンモニアを回収する、前記のラクチドの製造方法であ
る。
を含む培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニア
でpHをコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウ
ム及びエタノールを生成させ、乳酸アンモニウムと炭素
数4又は5のアルコール以外のアルコールとを反応さ
せ、乳酸エステルを合成すると共に、アンモニアを回収
する、前記のラクチドの製造方法である。
を含む培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニア
でpHをコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウ
ム及び酢酸アンモニウムを生成させ、乳酸アンモニウム
及び酢酸アンモニウムとエタノールとを反応させ、乳酸
エチル及び酢酸エチルを合成すると共に、アンモニアを
回収し、さらに、酢酸エチルを蒸留により除去し、前記
工程(2) において、乳酸エチルを重縮合して乳酸プレポ
リマーを得ると共に、生じるエタノールを回収する、前
記のラクチドの製造方法である。
及び六単糖を含む培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物を
アンモニアでpHをコントロールしながら培養し、乳酸
アンモニウム、エタノール及び酢酸アンモニウムを生成
させ、乳酸アンモニウム及び酢酸アンモニウムとエタノ
ールとを反応させ、乳酸エチル及び酢酸エチルを合成す
ると共に、アンモニアを回収し、さらに、酢酸エチルを
蒸留により除去し、前記工程(2) において、乳酸エチル
を重縮合して乳酸プレポリマーを得ると共に、エタノー
ルを回収する、前記のラクチドの製造方法である。
ドの製造方法で得られたラクチドを開環重合させてポリ
乳酸を得る、ポリ乳酸の製造方法である。
酸アンモニウムと、エタノールとを加圧条件下で反応さ
せ、乳酸エチルを合成する、乳酸エチルの製造方法であ
る。
ニウム水溶液と、水と二層に分離する炭素数4以上のア
ルコールとを還流させながら反応器中で反応させ、凝縮
した水及びアルコールの少なくとも一部を分離器に溜
め、前記分離器に溜められた下層の水の少なくとも一部
を排出し新たな水を分離器に加えると共に、上層のアル
コールの少なくとも一部を反応器中に戻し、この一連の
操作を繰り返し、乳酸エステルを合成する、乳酸エステ
ルの製造方法である。
ニウム水溶液と、水と二層に分離する炭素数4以上のア
ルコールとを還流させながら反応器中で反応させ、逐次
アルコールの一部又は全部を留出させると共に、新しい
アルコールを反応器中に加え、乳酸エステルを合成す
る、乳酸エステルの製造方法である。
た乳酸アンモニウムから乳酸エステルを合成し、(2) 前
記乳酸エステルをモノブチル錫以外の触媒の存在下重縮
合し、この重縮合を、乳酸エステル及び/又はその重縮
合物であるポリ乳酸(乳酸プレポリマー)を還流させな
がら行い、重量平均分子量15,000未満のポリ乳酸
(乳酸プレポリマー)を合成する、乳酸プレポリマーの
製造方法である。
せてエステルを生成させる場合、例えば乳酸アンモニウ
ムに対して5倍モルから20倍モルのエタノールを加
え、平衡をエステル側に傾ける方法が考えられる。
を留去した後、反応器に残った未反応の乳酸アンモニウ
ムに、新たな乳酸発酵液とエタノールとを加え反応させ
ることにより、乳酸エチルの回収率を上げることができ
る。
低いことから、加圧してエタノールの蒸気圧を上昇さ
せ、反応温度を上げることによって、反応速度を上げる
ことができる。この場合においても、脱離したアンモニ
アは圧力コントロールバルブから系外に取り出す。加圧
の方法としては、エタノール自体の蒸気圧で上げる方
法、窒素など不活性ガスで加圧する方法が良い。
せながら反応させる方法では、反応器から蒸気化後に凝
縮して分離器中に分離された水にアンモニアが飽和する
と、上層のブタノール中にアンモニアが蓄積し反応が遅
くなる。すなわち、分離器中の下層の水は、上層のブタ
ノール中に存在するアンモニアを水側に抽出し、反応器
中に戻るブタノール中に存在するアンモニア量を減らせ
る役目を果たしていると考えられる。従って、分離器中
に溜まった下層の水を新たな水に置き換えることによっ
て、この新たな水に上層のブタノール中のアンモニアを
抽出し、アンモニア含量の低減されたブタノールを反応
器中に戻すことにより、反応がさらに進行する。
し説明する。図1は、本発明のラクチド製造方法又はポ
リ乳酸製造方法の工程の概略を示す図である。図2は、
六単糖ヘテロ乳酸発酵を行う場合の本発明のラクチド製
造方法又はポリ乳酸製造方法の工程の概略を示す図であ
る。図3は、五単糖ヘテロ乳酸発酵を行う場合の本発明
のラクチド製造方法又はポリ乳酸製造方法の工程の概略
を示す図である。
ア工程 本発明のラクチド製造方法又はポリ乳酸製造方法におい
ては、発酵乳酸を用いる。乳酸には、L−乳酸とD−乳
酸の光学異性体があるが、本発明においては、どちらの
異性体のアンモニウム塩又は混合物を用いても良い。用
いたアンモニウム塩のL/D比に応じて、得られるラク
チドのL−ラクチド/メソ−ラクチド/D−ラクチドの
比率が決定され、また、得られるポリ乳酸中のL−乳酸
単位/D−乳酸単位の比率が決定される。L−乳酸単位
又はD−乳酸単位のみを含むポリ乳酸は、結晶化し高融
点が得られる。
により、1モルのグルコースから1モルの乳酸と1モル
のエタノールになり、1モルの炭酸ガスが発生する。ヘ
テロ乳酸発酵をアンモニアで中和しながら行い、生成し
た乳酸アンモニウムをアルコール(エタノール)でエス
テル化し、乳酸エステル(エチル)とする。エステル化
の際に生じるアンモニアを回収する。未反応アルコール
(エタノール)を留去し、乳酸エステル(エチル)の精
製を行う。
により、1モルのキシロースから1モルの乳酸と1モル
の酢酸が生成する。ヘテロ乳酸発酵をアンモニアで中和
しながら行い、乳酸アンモニウムと酢酸アンモニウムを
生成させる。乳酸アンモニウムと酢酸アンモニウムをエ
タノールでエステル化し、乳酸エチル、酢酸エチルとす
る。エステル化の際に生じるアンモニアを回収する。未
反応エタノールを留去し、蒸留により乳酸エチルの精製
を行うと共に、酢酸エチルを除去・回収する。酢酸エチ
ルは溶剤として有用である。
ルロースが含まれており、糖化により六単糖及び五単糖
が得られる。このように通常、木質を糖化した物にはグ
ルコースなどの六単糖とキシロースなどの五単糖が混じ
っている。これをクロマト分離などによって精製し、六
単糖又は五単糖を出発物として上述のようにヘテロ乳酸
発酵を行ってもよい。あるいは、六単糖及び五単糖の混
合物として、そのまま利用できればさらによい。
ヘテロ乳酸発酵を行ってもよい。ヘテロ乳酸発酵をアン
モニアで中和しながら行い、六単糖からは乳酸アンモニ
ウムとエタノールを生成させ、五単糖から乳酸アンモニ
ウムと酢酸アンモニウムを生成させる。乳酸アンモニウ
ムと酢酸アンモニウムをエタノール(発酵で得られるエ
タノールが十分な量でなければさらに加える)でエステ
ル化し、乳酸エチル、酢酸エチルとする。エステル化の
際に生じるアンモニアを回収する。未反応エタノールを
留去し、蒸留により乳酸エチルの精製を行うと共に、酢
酸エチルを除去・回収する。
ムのエステル化に際しては、乳酸アンモニウムに対して
1〜3倍モルのアルコールを添加することが好ましい。
また、特にエタノールを用いたエステル化の場合、加圧
することにより、反応温度を上げることも好ましい。反
応温度を上げることによって、反応速度を上げることが
できる。さらに、乳酸アンモニウムに対して0.1〜3
倍モルの水と触媒量の硫酸などの強酸を加えてもよい。
クトバチルス属( Lactobacillus )の一部、ストレプト
コッカス属( Streptococcus ) 、リゾプス属、バチルス
属等が挙げられる。ヘテロ型乳酸発酵を行う微生物とし
ては、ロイコノストック属、ラクトバチルス属( Lactob
acillus ) の一部が挙げられる。用いる微生物の菌株に
よって、L−乳酸、D−乳酸、ラセミ体DL−乳酸が得
られるので、ポリ乳酸の使用目的によって菌株を選べば
良い。
れた乳酸発酵液をそのまま原料として用いても良いし、
遠心分離による微生物除去、活性炭処理、溶媒抽出、電
気透析、膜濾過など従来公知の方法により前処理を行っ
ても良い。
ル工程 得られた乳酸エステルを、130〜220℃に加熱し、
圧力を常圧から5mmHg程度の減圧として、重縮合さ
せ、重量平均分子量15,000未満、好ましくは重量
平均分子量約1000〜3500の乳酸オリゴマー(乳
酸プレポリマー)とする。モノマー及び重縮合により生
じた乳酸オリゴマーを還流させ、アルコール(エタノー
ル)を反応系外に除去・回収する。
することも好ましい。例えば、第1段135±3℃、第
2段150±3℃、第3段160±3℃とすることが好
ましい(実施例2)。重縮合工程はさらに多段階に行っ
てもよく、あるいは連続的に徐々に昇温を行ってもよ
い。例えば、第1段135±3℃、第2段150±3
℃、第3段160±3℃、第4段180±3℃、第5段
200±3℃というような多段階の昇温も好ましい(実
施例3)。また、加圧することにより、反応温度を上げ
ることも好ましい。また、重合触媒を加えても良い。こ
のような条件により、重量平均分子量約1000〜35
00の乳酸オリゴマーが得られ、ラクチドとの沸点の差
異が大きくなり、分離が容易となる。
ステル化工程 得られた乳酸オリゴマーを解重合して分子内エステル化
(環状二量化)させラクチドを生成させる。解重合は、
乳酸オリゴマーをモノブチル錫以外の解重合触媒の存在
下、処理すべき乳酸オリゴマーの溶融温度以上の温度に
加熱すると共に、前記温度におけるラクチドの蒸気圧以
下の圧力に減圧して、生成したラクチドを留去すること
による。通常、5〜50mmHgの減圧下、190〜2
00℃とすることが好ましい。高真空度の装置を用いる
ことによりラクチドの収率が向上する。
表IA族、IIA族、IIB族、IVA族、IVB族、VA族及
びVIIA族からなる群から選ばれる少なくとも一種の金
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。
ルカリ金属の水酸化物(例えば、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(例えば、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、炭酸カリウ
ム、オクチル酸カリウム等)、アルカリ金属のアルコキ
シド(例えば、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)
等が挙げられる。
機酸のカルシウム塩(例えば、酢酸カルシウム等)が挙
げられる。
機酸の亜鉛塩(例えば、酢酸亜鉛等)が挙げられる。
ノブチル錫以外の有機スズ系の触媒(例えば、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−ナフエト酸スズ、β−ナフエト酸ス
ズ、オクチル酸スズ等)の他、粉末スズ等が挙げられ
る。
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が挙
げられる。
酸化アンチモン等のアンチモン系化合物等が挙げられ
る。
有機酸のマンガン塩(例えば、酢酸マンガン等)が挙げ
られる。
合用触媒であるが、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特に好ましい。
乳酸オリゴマーの10-4〜1.0重量%の量で用いるこ
とが好ましい。より好ましい量は、0.001〜0.0
1重量%の量である。
リ乳酸又はポリ乳酸共重合体を製造することができる。
例えば、ラクチドをオクチル酸スズ触媒存在下、160
〜180℃で重合させる。重量平均分子量が10万〜1
00万(GPC、ポリスチレン換算)程度の高分子量ポ
リ乳酸が得られる。
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。 [実施例1] エステル化・脱アンモニア工程 撹拌機、冷却管、温度計を備えた容積1000mlのフ
ラスコに発酵法により製造したL−乳酸アンモニウム水
溶液(68%)472gとエタノール500gを仕込
み、反応液の温度を90〜100℃に保ちエタノールを
3時間還流させ、エステル化した。このとき発生して冷
却管で捕集されないアンモニウムを冷却管の先に設けた
氷水を入れた洗気瓶にて回収した。アンモニアの回収率
は98%であった。
ノール360gを留去(回収)した。続いて、反応液温
度を120℃に上昇させ、反応液中の水分150gを留
去した。
70〜100℃に保ち、単蒸留して精製L−乳酸エチル
351g(収率99.2%)を得た。
スズ1.18gを撹拌機、冷却管、温度計、窒素導入管
を備えた容積500mlのフラスコに仕込み、液温を1
60℃に保ち、窒素気流下圧力を常圧から徐々に減圧し
5時間かけて200mmHgにし、L−乳酸エチルの重
縮合によって生じたエタノール91gを留出させた。G
PCで測定したところ得られた重縮合物は重量平均分子
量3000であった。
保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド142.
95g(収率99.3%、純度99.8%)を得た。
gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換した後、密栓し、
180℃で20分間重合を行った。得られたポリ乳酸は
重量平均分子量が250,000(GPC、ポリスチレ
ン換算)であった。
除去工程、乳酸エチル精製工程を、実施例1と全く同
様に行った。
流管、温度計を備えた容積500mlのフラスコに仕込
み、液温を135℃から160℃に段階的に上昇させ、
圧力を常圧から徐々に減圧し3時間かけて5mmHgに
した。この間にL−乳酸エチル及びL−乳酸エチルの重
縮合により生成したL−乳酸オリゴマーをフラスコ内に
還流させ、また生じたエタノールを系外に取り出すため
に還流管の冷却水温度を段階的に10℃から60℃に上
昇させた。このとき生じたエタノール91gは還流管の
先に設けたコールドトラップに捕集した。GPCで測定
したところ得られた重縮合物は重量平均分子量2800
であった。
酸スズ1.2gを添加し、圧力5mmHg、液温200
℃に保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド14
2.95g(収率99.3%、純度99.8%)を得
た。
gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換した後、密栓し、
180℃で20分間重合を行った。得られたポリ乳酸は
重量平均分子量が250,000(GPC、ポリスチレ
ン換算)であった。
除去工程、乳酸エチル精製工程を、実施例1と全く同
様に行った。
%)236gを撹拌機、還流管、温度計を備えた容積5
00mlのフラスコに仕込み、常圧で液温を135℃か
ら220℃に段階的に上昇させ、この間にL−乳酸エチ
ル及びL−乳酸エチルの重縮合により生成したL−乳酸
オリゴマーをフラスコ内に還流させ、また生じたエタノ
ールを系外に取り出すために還流管の冷却水温度を85
℃に設定した。次いで、圧力を常圧から徐々に減圧し3
時間かけて5mmHgにした。この間にL−乳酸エチル
の重縮合により生成したL−乳酸オリゴマーをフラスコ
内に還流させ、また生じたエタノールを系外に取り出す
ために還流管の冷却水温度を段階的に10℃から60℃
に上昇させた。このとき生じたエタノール91gは還流
管の先に設けたコールドトラップに捕集した。GPCで
測定したところ得られた重縮合物は重量平均分子量28
00であった。この重縮合物の一部をサンプリングし、
水酸化ナトリウムで加水分解した。加水分解により得ら
れた乳酸のL−乳酸の光学純度は99.5%であり、重
縮合工程において光学純度の低下は見られなかった。
酸スズ1.2gを添加し、圧力5mmHg、液温200
℃に保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド14
2.95g(収率99.3%、純度99.8%)を得
た。
gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換した後、密栓し、
180℃で20分間重合を行った。得られたポリ乳酸は
重量平均分子量が250,000(GPC、ポリスチレ
ン換算)であった。
キス100g、ポリペプトン100gを含む培地5Lを
オートクレーブで滅菌し、ストレプトコッカス・フェー
カリスを植菌した。37℃で培養を行い、6Nのアンモ
ニア水でpH7.0にコントロールした。約15時間で
培養を終え、培養液を濃縮し、1000gのエタノール
を添加し、温度を90〜100℃に保ちエタノールを3
時間還流させた。このとき発生して冷却管で捕集されな
いアンモニウムを冷却管の先に設けた氷水を入れた洗気
瓶にて回収した。アンモニアの回収率は98%であっ
た。得られた反応液を80℃に保ち、未反応のエタノー
ル750gを留去(回収)した。続いて、反応液を12
0℃に上昇させ反応液中の水分120gを留去した。
液温度を70〜100℃に保ち、単蒸留して精製L−乳
酸エチル650gを得た。
クチル酸スズ3.3gを撹拌機、冷却管、温度計、窒素
導入管を備えた容積1000mlのフラスコに仕込み、
液温を160℃に保ち、窒素気流下圧力を常圧から徐々
に減圧し5時間かけて200mmHgにし、L−乳酸エ
チルの重縮合によって生じたエタノール250gを留出
させた。GPCで測定したところ得られた重縮合物は重
量平均分子量3200であった。
00℃に保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド
393gを得た。
酸スズ0.25gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換し
た後、密栓し、180℃で20分間重合を行った。得ら
れたポリ乳酸は重量平均分子量が200,000(GP
C、ポリスチレン換算)であった。
g、酵母エキス80g、ポリペプトン80gを含む培地
4Lをオートクレーブで滅菌し、ロイコノストック属を
植菌した。37℃で培養を行い、6Nのアンモニア水で
pH7.0にコントロールした。約25時間で培養を終
え、培養液を濃縮し、500gのエタノールを添加し、
温度を90〜100℃に保ちエタノールを3時間還流さ
せた。このとき発生して冷却管で捕集されないアンモニ
ウムを冷却管の先に設けた氷水を入れた洗気瓶にて回収
した。アンモニアの回収率は98%であった。得られた
反応液を80℃に保ち、未反応のエタノール250gを
留去した。続いて、反応液を120℃に上昇させ反応液
中の水分75gを留去した。
液温度を70〜100℃に保ち、単蒸留して精製L−乳
酸エチル310gと酢酸エチル230gを得た。
クチル酸スズ1.5gを撹拌機、冷却管、温度計、窒素
導入管を備えた容積1000mlのフラスコに仕込み、
液温を160℃に保ち、窒素気流下圧力を常圧から徐々
に減圧し5時間かけて200mmHgにし、L−乳酸エ
チルの重縮合によって生じたエタノール120gを留出
させた。(120gの新たなエタノールが得られた。)
GPCで測定したところ得られた重縮合物は重量平均分
子量2900であった。
10℃に保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド
283gを得た。
酸スズ0.25gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換し
た後、密栓し、180℃で20分間重合を行った。得ら
れたポリ乳酸は重量平均分子量が190,000(GP
C、ポリスチレン換算)であった。
g、グルコース350g,酵母エキス80g、ポリペプ
トン80gを含む培地4Lをオートクレーブで滅菌し、
ロイコノストック属を植菌した。37℃で培養を行い、
6Nのアンモニア水でpH7.0にコントロールした。
約30時間で培養を終え、培養液を濃縮し、400gの
エタノールを添加し温度を90〜100℃に保ちエタノ
ールを3時間還流させた。このとき発生して冷却管で捕
集されないアンモニウムを冷却管の先に設けた氷水を入
れた洗気瓶にて回収した。アンモニアの回収率は97%
であった。得られた反応液を80℃に保ち、未反応のエ
タノール426gを留去した。続いて、反応液を120
℃に上昇させ反応液中の水分60gを留去した。
液温度を70〜100℃に保ち、単蒸留して精製L−乳
酸エチル260g、酢酸エチル20g、エタノール42
6gを得た。
クチル酸スズ1.3gを撹拌機、冷却管、温度計、窒素
導入管を備えた容積1000mlのフラスコに仕込み、
液温を160℃に保ち、窒素気流下圧力を常圧から徐々
に減圧し5時間かけて200mmHgにし、L−乳酸エ
チルの重縮合によって生じたエタノール100gを留出
させた。GPCで測定したところ得られた重縮合物は重
量平均分子量2500であった。
00℃に保ち、蒸留を行い本留分としてLL−ラクチド
314gを得た。
酸スズ0.25gをねじ口試験管に仕込み、窒素置換し
た後、密栓し、180℃で20分間重合を行った。得ら
れたポリ乳酸は重量平均分子量が220,000(GP
C、ポリスチレン換算)であった。
逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施すること
ができる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単な
る例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。さら
に、特許請求の範囲の均等範囲に属する変更は、すべて
本発明の範囲内のものである。
酸アンモニウムからラクチドを一貫的に製造する方法、
及び乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムからポリ乳酸
を一貫的に製造する方法が提供される。さらに、本発明
によれば、乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムから乳
酸エステルを製造する方法が提供される。
ウムをそのままエステル化するので、従来法のように乳
酸塩を乳酸のフリー体に変換する操作が不要である。そ
のため、ラクチド製造やポリ乳酸製造における工程が削
減され、より安価にラクチド及びポリ乳酸を製造するこ
とができる。
を原料として用いるので、反応容器や各種配管にチタン
製やガラス製等の耐酸性のものが必要ではなくなった。
従って、乳酸フリー体を原料としていたために耐食性の
反応容器や各種配管を必要としていた従来法に比べ、製
造設備の投資が少なくて済み経済的である。
方法の工程の概略を示す図である。
ラクチド製造方法又はポリ乳酸製造方法の工程の概略を
示す図である。
ラクチド製造方法又はポリ乳酸製造方法の工程の概略を
示す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 (1) 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウ
ムから乳酸エステルを合成し、(2) 前記乳酸エステルを
モノブチル錫以外の触媒の存在下重縮合し、重量平均分
子量15,000未満のポリ乳酸(乳酸プレポリマー)
を合成し、(3) 前記ポリ乳酸を解重合してラクチドを生
成させる、ラクチドの製造方法。 - 【請求項2】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウムとアルコールとを反応させ、乳酸
エステルを合成すると共に、アンモニアを回収する、請
求項1に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項3】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウムと、炭素数4又は5のアルコール
以外のアルコールとを反応させ、乳酸エステルを合成す
ると共に、アンモニアを回収する、請求項1に記載のラ
クチドの製造方法。 - 【請求項4】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウムと、エタノールとを加圧条件下で
反応させ、乳酸エチルを合成すると共に、アンモニアを
回収する、請求項1に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項5】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウム水溶液と、水と二層に分離する炭
素数4以上のアルコールとを還流させながら反応器中で
反応させ、 凝縮した水及びアルコールの少なくとも一部を分離器に
溜め、前記分離器に溜められた下層の水の少なくとも一
部を排出し新たな水を分離器に加えると共に、上層のア
ルコールの少なくとも一部を反応器中に戻し、この一連
の操作を繰り返し、 乳酸エステルを合成すると共に、アンモニアを回収す
る、請求項1に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項6】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウム水溶液と、水と二層に分離する炭
素数4以上のアルコールとを還流させながら反応器中で
反応させ、逐次アルコールの一部又は全部を留出させる
と共に、新しいアルコールを反応器中に加え、乳酸エス
テルを合成すると共に、アンモニアを回収する、請求項
1に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項7】 前記工程(1) において、乳酸発酵で得ら
れた乳酸アンモニウムと、エタノールとを反応させ、反
応終了後、エタノールと乳酸エチルとをそれぞれ留出さ
せ、 残った乳酸アンモニウム溶液に新たにエタノールを加え
るか、又は、残った乳酸アンモニウム溶液に新たにエタ
ノールと乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウムとを加
え、再度乳酸アンモニウムとエタノールとを反応させ、
この反応操作を繰り返し、乳酸エチルを合成する共に、
アンモニアを回収する、請求項1に記載のラクチドの製
造方法。 - 【請求項8】 前記工程(2) において、乳酸エステル及
び/又はその重縮合物であるポリ乳酸(乳酸プレポリマ
ー)を還流させながら重縮合を行う、請求項1〜7のう
ちのいずれか1項に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項9】 前記工程(2) において、乳酸エステルを
重縮合して乳酸プレポリマーを得ると共に、生じるアル
コールを回収する、請求項1〜8のうちのいずれか1項
に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項10】 前記工程(2) において、乳酸エステル
を重縮合する工程において、反応器の温度を逐次上昇さ
せる、請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載のラク
チドの製造方法。 - 【請求項11】 前記工程(1) において、六単糖を含む
培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニアでpH
をコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウム及び
エタノールを生成させ、 乳酸アンモニウムとアルコールとを反応させ、乳酸エス
テルを合成すると共に、アンモニアを回収する、請求項
1、8〜10のうちのいずれか1項に記載のラクチドの
製造方法。 - 【請求項12】 前記工程(1) において、六単糖を含む
培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニアでpH
をコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウム及び
エタノールを生成させ、 乳酸アンモニウムと炭素数4又は5のアルコール以外の
アルコールとを反応させ、乳酸エステルを合成すると共
に、アンモニアを回収する、請求項1、8〜10のうち
のいずれか1項に記載のラクチドの製造方法。 - 【請求項13】 前記工程(1) において、五単糖を含む
培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモニアでpH
をコントロールしながら培養し、乳酸アンモニウム及び
酢酸アンモニウムを生成させ、 乳酸アンモニウム及び酢酸アンモニウムとエタノールと
を反応させ、乳酸エチル及び酢酸エチルを合成すると共
に、アンモニアを回収し、さらに、 酢酸エチルを蒸留により除去し、 前記工程(2) において、乳酸エチルを重縮合して乳酸プ
レポリマーを得ると共に、生じるエタノールを回収す
る、請求項1、8〜10のうちのいずれか1項に記載の
ラクチドの製造方法。 - 【請求項14】 前記工程(1) において、五単糖及び六
単糖を含む培地でヘテロ乳酸発酵を行う微生物をアンモ
ニアでpHをコントロールしながら培養し、乳酸アンモ
ニウム、エタノール及び酢酸アンモニウムを生成させ、 乳酸アンモニウム及び酢酸アンモニウムとエタノールと
を反応させ、乳酸エチル及び酢酸エチルを合成すると共
に、アンモニアを回収し、さらに、 酢酸エチルを蒸留により除去し、 前記工程(2) において、乳酸エチルを重縮合して乳酸プ
レポリマーを得ると共に、エタノールを回収する、請求
項1、8〜10のうちのいずれか1項に記載のラクチド
の製造方法。 - 【請求項15】 請求項1〜14のうちのいずれか1項
に記載のラクチドの製造方法で得られたラクチドを開環
重合させてポリ乳酸を得る、ポリ乳酸の製造方法。 - 【請求項16】 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウム
と、エタノールとを加圧条件下で反応させ、乳酸エチル
を合成する、乳酸エチルの製造方法。 - 【請求項17】 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウム
水溶液と、水と二層に分離する炭素数4以上のアルコー
ルとを還流させながら反応器中で反応させ、 凝縮した水及びアルコールの少なくとも一部を分離器に
溜め、前記分離器に溜められた下層の水の少なくとも一
部を排出し新たな水を分離器に加えると共に、上層のア
ルコールの少なくとも一部を反応器中に戻し、この一連
の操作を繰り返し、 乳酸エステルを合成する、乳酸エステルの製造方法。 - 【請求項18】 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニウム
水溶液と、水と二層に分離する炭素数4以上のアルコー
ルとを還流させながら反応器中で反応させ、逐次アルコ
ールの一部又は全部を留出させると共に、新しいアルコ
ールを反応器中に加え、乳酸エステルを合成する、乳酸
エステルの製造方法。 - 【請求項19】 (1) 乳酸発酵で得られた乳酸アンモニ
ウムから乳酸エステルを合成し、(2) 前記乳酸エステル
をモノブチル錫以外の触媒の存在下重縮合し、この重縮
合を、乳酸エステル及び/又はその重縮合物であるポリ
乳酸(乳酸プレポリマー)を還流させながら行い、重量
平均分子量15,000未満のポリ乳酸(乳酸プレポリ
マー)を合成する、乳酸プレポリマーの製造方法。
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