JP2005524401A

JP2005524401A - 所定の環状エステルオリゴマーの製造

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Publication number: JP2005524401A
Application number: JP2004501627A
Authority: JP
Inventors: ジー．ブリューゲルエドワード; ディコシモロバート
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2005-08-18
Also published as: US6979720B2; WO2003093491A1; EP1501934A1; AU2003239329A1; US20050054809A1; US20040019177A1; US7026433B2; CA2482862A1

Abstract

選択されたリパーゼおよびエステラーゼ等の、エステル化および/またはエステル交換化の触媒となることが可能な酵素は、特定の条件下で、ポリエステルの所定低級直鎖状オリゴマーを、熱力学的計算や既存技術から予測される量以上の量の環状エステルオリゴマーに変換できる。この環状エステルオリゴマーは高分子量直鎖状ポリエステルの製造に有用である。

Description

いくつかの特定の条件下で、有機ジ酸またはそのジエステルとジオールからのオリゴマーの溶液と、カンジダアンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）から得られるリパーゼ等のエステル化用（エステル交換用）酵素の１種または複数種とを接触させることにより、比較的高収率で、所定の環状エステルオリゴマーを製造することができる。

環状エステルオリゴマー（ＣＥＯ）はずっと以前から公知である。例えば、米国特許公報（特許文献１）を参照されたい。ＣＥＯは、多くの直鎖状ポリエステル内に様々な量、通常は少量、存在することが知られており、こうした直鎖状ポリエステルから単離されている。ＣＥＯは低粘度液状物であることが多く、また、開環重合により重合してより高分子量の直鎖状ポリエステルとなり得ることがずっと以前から公知である。例えば、米国特許公報（特許文献２）および米国特許公報（特許文献３）とその引用文献を参照されたい。比較的低粘度の液状物から容易に高分子量ポリマーを形成するこの能力により、これらのＣＥＯは、低粘度材料が型内で高分子量ポリマーに変換され、最終的な成形部品が得られる、反応射出成形型プロセス用の材料として好ましい。

しかし、このようなＣＥＯは、例えば高度希釈条件および/またはジオールおよび生成されるＨＣｌと反応する塩基とともにジアシルハライド等の比較的高価な出発原料の使用が必要なため、調製するのが困難でありかつ費用がかかる。例えば、米国特許公報（特許文献２）を参照されたい。このように製造コストが高いことが、多くの場合、ＣＥＯの商業的利用の妨げとなっており、したがって、低コストのＣＥＯ製造法が大きな関心事となっている。

ごく最近、エステル化（エステル交換反応）の触媒となる酵素を用いて、ジカルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃｄｉａｃｉｄｓ）またはそのジエステルとジオールからポリエステルが製造できることが見出された。例えば、（非特許文献１）、（非特許文献２）、（非特許文献３）を参照されたい。いくつかの文献では、この反応において少量のＣＥＯ副生物が生成することも報告されている。例えば、（非特許文献４）を参照されたい。このような反応において存在するはずのＣＥＯの量について報告した研究もある（非特許文献５）。この研究の結論はこうである。酵素が触媒となる反応におけるＣＥＯの生成は、酵素が触媒とならない反応においてこれらのＣＥＯ生成を支配するのと同じ種類の法則に従い、高度希釈条件下で反応させない限り、酵素的反応において生成されるＣＥＯは少量のみとなるはずである。これらの文献の全てにおいて、エステル交換反応/エステル化反応による副生物のアルコールや水は、ポリマー生成物の分子量を上げるために、除去されている（通常、不活性ガスの吹き付けによる）。

最近の論文（非特許文献６）には、テレフタル酸ジメチルとジエチレングリコールまたはビス（２−ヒドロキシエチル）チオエーテルが本質的に完全に環状エステル二量体を形成し、一方、１，５−ペンタンジオールを使用する場合には、いくらかの直鎖状ポリエステルとともに比較的高収率で環状エステル二量体となる、酵素的触媒反応による方法が記載されている。ジエチレングリコールとビス（２−ヒドロキシエチル）チオエーテルで高収率で環状エステルが形成されるのは、環状エステル二量体の形成を有利にする、πスタッキング型近距離相互作用のためである。

しかし、これまで当技術分野においては、芳香族ジカルボン酸と、一般式ＨＯＣＨ₂（ＣＲ¹Ｒ²）_nＣＨ₂ＯＨ（式中、Ｒ¹およびＲ²は、互いに独立して、水素またはアルキル基であり、ｎは０、１、または２である。）のグリコールとを反応させてＣＥＯを製造し、当業者には周知の（非特許文献７）に教示されるように、熱力学的平衡から予測される以上の量のＣＥＯを得る方法は知られていない。

例えば、グリコールの上記一般式において、ｎ＝０、１、または２で、Ｒ¹およびＲ²が互いに独立して水素の場合、熱力学的平衡から予測されかつ既存の方法で実際に製造されるＣＥＯの量はそれぞれ約１．０重量％、２．５重量％、および０．５重量％であり、残りは主に直鎖状ポリマーである。

驚くべきことに、本発明の方法にしたがって上記一般式のグリコールを芳香族ジカルボン酸またはそのエステルと反応させると、回収できるＣＥＯの量は、ある場合には、５０重量％を超えることがある。

米国特許第２，０２０，２９８号明細書米国特許第５，４６６，７４４号明細書米国特許第５，６６１，２１４号明細書Ｘ.Ｙ.ウ他、「工業微生物学および生物工学誌」、第２０巻、３２８〜３３２ページ（１９９８年）（Ｘ. Ｙ. Ｗｕ，ｅｔａｌ., ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ｖｏｌ. ２０, ｐ. ３２８−３３２ (１９９８)）Ｅ．Ｍ．アンダーソン他、「生触媒作用および生体内変化」、第１６巻、１８１〜２０４ページ（１９９８年）（Ｅ．Ｍ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ，ｅｔａｌ．，ＢｉｏｃａｔａｌｙｓｉｓａｎｄＢｉｏｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．１６，ｐ．１８１−２０４（１９９８））Ｈ．Ｇ．パーク他、「生触媒作用」、第１１巻、２６３〜２７１ページ（１９９４年）（Ｈ．Ｇ．Ｐａｒｋ，ｅｔａｌ．，Ｂｉｏｃａｔａｌｙｓｉｓ，ｖｏｌ．１１，ｐ．２６３−２７１（１９９４））Ｇ．メゾール他、「ポリマー広報」、第３６巻、５４１〜５４８ページ（１９９６年）（Ｇ．Ｍｅｚｏｕｌ，ｅｔａｌ．，ＰｏｌｙｍｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ，ｖｏｌ．３６，ｐ．５４１−５４８（１９９６））Ｃ．バーカン他、「マクロモレキュールズ」、第３０巻、７７２９〜７７３４ページ（１９９７年）（Ｃ．Ｂｅｒｋａｎｅ，ｅｔａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．３０，ｐ．７７２９−７７３４（１９９７））Ａ．ラバレット他、「バイオマクロモレキュールズ」、第３巻、２２５〜２２８ページ（２００２年）（Ａ．Ｌａｖａｌｅｔｔｅ，ｅｔａｌ．，Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｖｏｌ．３，ｐ．２２５−２２８（２００２））ホーマー・ヤコブソンとウォルター・Ｈ・ストックマイヤーの論文「分子間反応とポリ縮合Ｉ直鎖状系の理論」、物理化学誌、第１８巻、第１２号、１９５０年１２月（ＨｏｍｅｒＪａｃｏｂｓｏｎａｎｄＷａｌｔｅｒＨ．ＳｔｃｋｍｅｙｅｒｉｎＩｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒＲｅａｃｔｉｏｎａｎｄＰｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎＩＴｈｅＴｈｅｏｒｙｏｆＬｉｎｅａｒＳｙｓｔｅｍ，ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．１８Ｎｕｍｂｅｒ１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９５０）Ｈ．マーク他編、「高分子科学と工業の辞典」、第１２巻、ジョン・ワイリー＆サンズ社、ニューヨーク、１９８８年、２８〜４９ページ（Ｈ．Ｍａｒｋ，ｅｔａｌ．，Ｅｄ．，ＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１２，ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９８８，ｐ．２８−４９）Ｂ．エルバーズ他編、「ウルマンの工業化学事典」、第５版、Ａ２１巻、ＶＣＨフェアラークスゲゼルシャフトｍｂＨ、バインハイム、１９９２年、２３３〜２３７ページ（Ｂ．Ｅｌｖｅｒｓ，ｅｔａｌ．，Ｅｄ．，Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，５th Ｅｄ．，Ｖｏｌ．Ａ２１，ＶＣＨＶｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔｍｂＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，１９９２，ｐ．２３３−２３７）Ｒ．Ｊ．カツラウカス他の章「リパーゼ類による生体内変化」、バイオテクノロジー、第２版、８ａ巻、Ｈ．Ｊ．レーム他編、ワイリー−ＶＣＨ、バインハイム、ドイツ、４０〜１９１ページ（１９９８年）（ｔｈｅｃｈａｐｔｅｒＲ．Ｊ．Ｋａｚｌａｕｋａｓ，ｅｔａｌ．，ＢｉｏｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈＬｉｐａｓｅｓ，ｉｎＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２nd Ｅｄ，Ｖｏｌ．８ａ，Ｅｄｓ．Ｈ．Ｊ．Ｒｅｈｍｅｔａｌ．，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ，ｐ．４０−１９１（１９９８））Ｇ．Ｅ．ビッカースタッフ編、「酵素の固定と細胞」、ハマナ出版、トトワ、ニュージャージー州、１９９７年（Ｇ．Ｅ．Ｂｉｃｋｅｒｓｔａｆｆ，Ｅｄ．，ＩｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＥｎｚｙｍｅｓａｎｄＣｅｌｌｓ，ＨｕｍａｎａＰｒｅｓｓ，Ｔｏｔｏｗａ，ＮＪ，１９９７）

本発明は、
（１）第一の成分であって、芳香族ジカルボン酸と、一般式ＨＯＣＨ₂（ＣＲ¹Ｒ²）_nＣＨ₂ＯＨ（式中、Ｒ¹およびＲ²は、互いに独立して、水素またはアルキル基であり、ｎは０、１、または２である。）のジオールとを含む反応物から誘導された直鎖状エステルオリゴマーであり、第一の成分が、約１．５〜約１０の平均重合度を有する第一の成分を、
（２）第２の成分であって、エステル類のエステル交換を触媒することが可能な酵素であるが、但し、前記第一の成分が５モル％超のカルボン酸末端を有する場合には、前記第２の成分がカルボン酸のエステル化の触媒となることも可能な第二の成分の存在の下において含む、複数成分を、予め選択された溶剤中で反応させるステップを含み、
前記第一の成分が前記予め選択された溶剤に少なくとも１ｗ/ｖ％の溶解度を有する所定の温度で、前記反応ステップが実施されることを特徴とする所定の環状エステルオリゴマーの製造方法に関する。

本明細書においていくつかの用語を用いており、その一部について以下に定義する。本明細書において使用する用語「芳香族ジカルボン酸」は、芳香族環をその構造の一部として含み、２個のカルボキシル基を有し、芳香族ジカルボン酸、または
ジエステル、または芳香族ジカルボン酸のハーフ酸エステル等のその単純な誘導体から誘導される化合物を含む、有機化合物を示す。この芳香族ジカルボン酸は、本明細書の方法において記載されている様々な反応を実質的に妨げない、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、およびオキソ（ケト）等の官能基１個またはそれ以上で置換されていてもよい。

「ジオール」は、２個の水酸基を有する有機化合物またはその単純な誘導体を示す。このジオールは、本明細書の方法において記載されている様々な反応を実質的に妨げない、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、およびオキソ（ケト）等の官能基１個またはそれ以上で置換されていてもよい。

「環状エステルオリゴマー」は、芳香族ジカルボン酸とジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸、または芳香族ジカルボン酸、ジオール、ならびに芳香族ヒドロキシカルボン酸の組合せから誘導される環状化合物を示す。このＣＥＯ内では、様々な種類の化合物（ジオール、芳香族ジカルボン酸、および芳香族ヒドロキシカルボン酸）がエステル基で結合している。

本明細書における「二量体」ＣＥＯは、そのＣＥＯ内に存在する２個の芳香族ジカルボン酸部分と２個のジオール部分とを有し、芳香族ジカルボン酸およびジオールから製造される。ただし、ＣＥＯが芳香族ジカルボン酸から製造されている場合にはそれはその分子２個から誘導される。三量体ＣＥＯ、四量体ＣＥＯ等も同様に定義される。

本明細書において「溶解する」とは、物質が少なくとも約１．０ｗ／ｖ％（それぞれｇおよびｍＬ単位で、溶質の合計重量と溶剤の合計体積に基づいて）の溶解度を有することを示す。

「平均重合度」（ＤＰ）はオリゴマー鎖内の繰返し単位数を示す。ジカルボン酸およびジオールのポリエステルの繰返し単位は、芳香族ジカルボン酸由来単位１個とジオール由来単位１個とを有する単位を示す。芳香族ヒドロキシカルボン酸は、単一芳香族ヒドロキシカルボン酸分子に由来する。この平均重合度は、適切な標準物質および固定相を使用し、オリゴマーの平均分子量をゲル浸透クロマトグラフィー（サイズ排除クロマトグラフィーとも呼ばれる）で測定することによって決定される。

本発明の方法では、直鎖状エステルオリゴマー（ＬＥＯ）を使用する。このオリゴマーは、約１．５〜約１０、好ましくは約２．０〜約５のＤＰを有する。ＬＥＯは、所定種のジオールと芳香族ジカルボン酸とに由来する繰返し単位から製造される。これらのＬＥＯは、酵素触媒の存在下で、特定の一般式を有するジオールモノマーと芳香族ジカルボン酸モノマーとを予め選択された溶剤に加えることにより、容易に入手できる。

本発明の方法において使用するジオールは、一般式ＨＯＣＨ₂（ＣＲ¹Ｒ²）_nＣＨ₂ＯＨ（式中、Ｒ¹およびＲ²は、互いに独立して、水素またはアルキル基であり、ｎは０、１、または２、好ましくはＲ¹およびＲ²が全て水素であり、特に好ましくはｎが１または２である。）である。

好ましい芳香族ジカルボン酸（またはハーフエステルおよびジエステルを含めたその誘導体）は、式ＨＯ₂Ｃ（ＣＨ）_mＣＯ₂Ｈ（式中、ｍは５〜１２の整数）の化合物、イソフタル酸、置換イソフタル酸類、テレフタル酸、置換テレフタル酸類、２，６−ナフタレンジカルボン酸、およびその組合せである。より好ましい芳香族ジカルボン酸はテレフタル酸およびイソフタル酸であり、テレフタル酸が特に好ましい。好ましい芳香族ジカルボン酸と上記一般式で特定されるジオールとのいかなる組合せも好ましいＣＥＯ（またはＬＥＯ）の形成に使用可能である。

芳香族ジカルボン酸とジオールとの好ましい組合せには、テレフタル酸と１，３−プロパンジオールおよび１，４−ブタンジオールまたはその混合物、イソフタル酸と１，３−プロパンジオールおよび１，４−ブタンジオールまたはその混合物が含まれる。

当技術分野で周知のように、製法によってＬＥＯは様々な化合物を含み得る。ＬＥＯは、水酸基末端、カルボキシル基末端、またはエステル末端のいずれでもあり得て（エステル末端とは、末端基がメタノールなどのモノオールのエステルであることを示し、例えばジメチルテレフタレートをモノマーの一つとして使用すると、末端のいくつかはもともとメチルエステルである。）、少量のＣＥＯを含み得、特にＤＰが低い場合には、いくつかの未反応モノマー（類）も含み得る。このような種類の化合物が全てまたは一部存在することは、ＬＥＯの定義内のこととして本明細書に含まれる。ＬＥＯは、大部分（＞７５モル％、より好ましくは＞９５モル％）が水酸基末端およびエステル末端（換言すれば、水酸基プラスエステル基が末端の７５モル％超）であることが好ましい。

ＬＥＯの好ましい製造方法の一つは酵素触媒法によるものではなく、他の種類の方法によるものである。ＬＥＯの代表的な非酵素的製造法の一つは、ジ酸またはそのジエステルとジオールとを加熱反応させ、所望のＬＥＯを形成することである。この種の反応は当技術分野において公知である。例えば、（非特許文献８）および（非特許文献９）を参照されたい。両文献を本願明細書に援用する。通常、エステル化反応および/またはエステル交換反応は、所望のＤＰに達するまで、揮発性副産物（例えば、アルコールおよび/または水）を除去することによって行われる。チタン酸エステルやスズ含有化合物等のエステル化/エステル交換触媒もしばしば使用される。カルボキシル基末端の少ないＬＥＯを製造するためには、ＬＥＯを芳香族ジカルボン酸のジエステルとジオールとから製造することが好ましい。

別法として、ＬＥＯを酵素触媒法で製造できる。実際、適当なジオールと共に芳香族ジカルボン酸またはそのハーフエステルまたはジエステルから出発し、環化が酵素を触媒として行われるのと同じ反応器内で同じ酵素を用いて、ＬＥＯを中間体として製造できる。この種の反応は当技術分野で公知である。例えば、（非特許文献１）、（非特許文献２）、（非特許文献３）、（非特許文献４）、（非特許文献５）、および（非特許文献６）を参照されたい。これらの文献全てを本願明細書に援用する。ＣＥＯの生成が報告されているこれらの文献のいくつかは、モノマー類（例えば、芳香族ジエステルおよびジオール）が直鎖状芳香族ポリエステルを形成し、次にそれがＣＥＯに（通常、部分的に）変換されることを示している。ＬＥＯまたは直鎖状ポリエステルが形成される間に、一般に不活性ガスの吹付けによって、通常、アルコールおよび/または水等の揮発性副産物が除去される。酵素を触媒とするＬＥＯの形成は、揮発性副産物（類）の除去に吹付けその他の方法を使用できる点を除いて、ＣＥＯを形成する環化反応と本質的に全く同じ条件下で実施できる。本発明に従い、酵素が触媒となるＬＥＯの形成においては、出発物質および生成物が使用された溶剤に溶解することが好ましい（上記の溶解度の定義および下記の好ましい溶解度の定義を参照されたい）。

本明細書において有用な酵素は、一般に、エステルのエステル交換および/またはカルボン酸のエステル化、および/またはエステルの加水分解を触媒する酵素である。使用可能な酵素の代表種にはリパーゼ、プロテアーゼ、およびエステラーゼが含まれる。例えば、（非特許文献１０）を参照されたい。

本明細書の酵素的方法は、酵素が所望の反応に対して触媒として活性となる温度で実施される。上限温度は、一般に、酵素が触媒活性を失う温度である。多くの場合、この温度は、反応媒体中で酵素が変性される温度である。この上限温度は、使用する酵素およびプロセス成分、特に使用される予め選択された溶剤によって変わる。一般に上限温度は、約０℃〜約１３０℃までに分布している（後者は、好熱性微生物から単離される酵素等の高温用の特別な酵素を使用する場合である）。より高温ほど、反応が早くなることが多く、通常、様々なプロセス成分の溶解度も上がるため、より高温（ただし酵素が活性を失う温度より下）が通常好ましい。

上記のように、本明細書において「溶解する」とは、物質が、予め選択された反応温度において、予め選択された溶剤内で少なくとも１．０ｗ／ｖ％の溶解度を有することを示す。好ましくは溶解度が少なくとも約３ｗ／ｖ％であり、さらに好ましくは溶解度が少なくとも約５ｗ／ｖ％である。プロセス成分の全て（酵素触媒を除いて）が、酵素触媒プロセスを通して、予め選択された反応温度において、予め選択された溶剤内で完全に溶解することが特に好ましい。ただし、プロセスの末期、例えば、酵素触媒の分離後には、プロセス液の温度を下げてＣＥＯを析出させ、（濾過による）ＣＥＯの単離を容易にすることができる。

上記の溶解度に関する基準を満たすためには、予め選択された溶剤を慎重に選択する必要がある。一般に、最も溶解度の低い成分はＬＥＯであるが、エチレングリコールのように炭素原子数が少ないジオールの場合にはジオールである場合がある。これらの化合物は、一般に幾分極性の溶剤に溶解する。しかし、溶剤が、水酸基、カルボキシル基、第一級アミノ基または第二級アミノ基等の活性水素基を含まないことも好ましい。したがって、ｏ−ジクロロベンゼン、フェニルエーテル、クロロベンゼン、メチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、１，４−ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド、１，１，１，−トリクロロエタンおよびジクロロメタン等の極性溶剤が好まれる。トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン等の炭化水素類、パークロロエチレン等のハロゲン化炭素類を含めた、比較的非極性の予め選択された溶剤のいくつかも、予め選択された溶剤中での予め選択された反応温度でのＬＥＯの溶解度が少なくとも１ｗ／ｖ％である限り、本発明の方法において使用できる。

プロセス中のＬＥＯの濃度は、それぞれｇおよびｍＬ単位で、溶質の合計重量と溶剤の合計体積に基づいて、多くの場合、少なくとも１ｗ／ｖ％〜約２５ｗ／ｖ％であり、さらに多くの場合、約３〜１５ｗ／ｖ％である。これらの濃度の上限は、一部には、ＬＥＯを溶液で保持したいという願望により決められる。非固定または固定の場合を含めて、酵素の濃度（ｗ／ｖ％）は、好ましくは約０．０１ｇ／ｍＬ〜約２５０ｍｇ／ｍＬまでであり、より好ましくは約０．５０ｍｇ／ｍＬ〜約５０ｍｇ／ｍＬまでである。非固定酵素の比活性は、好ましくは約０．１ＩＵ／ｍｇタンパク質〜約３０，０００ＩＵ／ｍｇタンパク質までである。ここで、ＩＵは酵素活性の国際単位であって、1分間当たり１ミクロモルの変換に相当する。エステル化やエステル交換での酵素の比活性は、トリブチリン等の標準物質に対して測定することが多い。酵素は、反応混合物に溶解する必要はなく、固形物に結合されていて（支持されて）よい。例えば、（非特許文献１１）を参照されたい。支持体には、珪藻土、多糖類（例えば、キトサン、アルギネートやカラゲナン）、チタニア、シリカ、アルミナ、ポリアクリレートおよびポリメタクリルレート、およびイオン交換樹脂などの材料が含まれ、そして、酵素は、吸収されても、共有結合で結合しても、イオン結合で結合しても、架橋した酵素結晶（ＣＬＥＣＳ）の形態であってもよい。固定酵素の比活性は、好ましくは約０．１ＩＵ／ｇ固定酵素〜約２０００ＩＵ／ｇ固定酵素までであり、より好ましくは約１０ＩＵ／ｇ固定酵素〜約５００ＩＵ／ｇ固定酵素までである。酵素が所望の反応の触媒活性を保持していると仮定すると、酵素をリサイクルしてプロセスで再使用できる（例えば、プロセス溶液から濾過で酵素を取り出すことによって）。

本方法は、バッチででも、セミバッチででも、あるいは連続プロセスででも実施できる。揮発性副産物を不活性ガスの流れ（例えば、吹付け）を用いて除去する場合には、例えば、ガスを冷却して揮発分を凝集させることにより、ガス中の揮発分を回収することができ、および/またはガスをプロセスにリサイクルすることができる。

所望のＣＥＯは通常の技術で回収できる。例えば、ＣＥＯが固形の場合は、溶液の冷却および/または溶剤の一部あるいは全部の除去、さらに、例えば濾過により、固形ＣＥＯを回収することによって溶液から回収することができる。いくらかの直鎖状ポリエステル（分子量の大小を問わず）がプロセス中に残存している場合には、１種またはそれ以上の溶剤による微分析出によって、ＣＥＯを直鎖状ポリエステルから分離することができる。

本方法において、好ましくは少なくとも約１０モル％[存在している最も少ない化学量論的量の成分種（例えば、ジオール、芳香族ジエステル他）基準で]、より好ましくは少なくとも約２５０モル％、特に好ましくは少なくとも約５０モル％、非常に好ましくは少なくとも約７５モル％、高度に好ましくは少なくとも約９０モル％のＬＥＯが本方法で１種またはそれ以上のＣＥＯに変換される。

本方法で得られる好ましいＣＥＯは、大部分（＞５０モル％、より好ましくは＞７５モル％）が二量体、三量体、および四量体のものであり、より好ましくは二量体と三量体のものである。本方法で得られるＣＥＯ生成物のいずれにおいても、より高重合度のＣＥＯが幾分含まれている。

本方法の生成物であるＣＥＯは重合されると、直鎖状ポリエステルポリマーと同じ用途に有用である。例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）は、繊維用、膜用、および電気部品や自動車部品等の成形品用として有用であり、一方、ポリ（ブチレンテレフタレート）は、電気部品や自動車部品の成形品用として有用である。

実施例において、下記の略称を使用する。
ＤＭＴ−テレフタル酸ジメチル
ＬＣＭＳ−液体クロマトグラフィー/マススペクトロメトリー
ＯＤＣＢ−ｏ−ジクロロベンゼン
ＢＤＯ−１，４−ブタンジオール
ＰＤＯ−１，３−プロパンジオール
ＲＴ−室温
Ｔ−テレフタル酸

実施例１〜４において、下記の技術を用いてＬＣＭＳによりサンプルを分析した。反応混合液およそ１０滴をｏ−クレゾール１．５ｍＬに加えた。このｏ−クレゾール混合液を、攪拌しながら、１００〜１２５℃で５分間加熱した。次に、ｏ−クレゾール溶液５滴をクロロホルム３ｍＬに加え、混合物を振とうし、０．４５ミクロンのフィルター（アクロディスク（Ａｃｒｏｄｉｓｃ）（登録商標）ＣＲ２５ｍｍシリンジフィルター、ゲルマンラボラトリー（ＧｅｌｍａｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）で濾過して、液体クロマトグラフィーのサンプル用バイアル瓶に入れた。分析は、ＨＰＧ１３１５ＡＵＶダイオードアレイ検出器とＨＰＧ１９４６Ａマススペクトロメーター検出器を備えた、ヒューレットパッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）（登録商標）１１００液体クロマトグラフを用いておこなった。クロロホルムを溶離液、流速を１ｍＬ／分として、ＰＬＧｅｌ（登録商標）５０オングストロームカラム２本を使用した。環状オリゴマーのピークは、マスクロマトグラフのスペクトル、さらに、利用できる場合には、相当する高分子量ポリマーから抽出した純粋な環状オリゴマーのサンプルにより同定した。環状オリゴマーの濃度は、補正なしの面積％計算により決定した。

（実施例１）
（トルエン中、リパーゼ存在下でのＤＭＴとＢＤＯとの反応）
２５０ｍＬ三つ口フラスコに、クライゼンヘッドとコンデンサー、熱電対、窒素パージ管、磁気攪拌棒、および加熱マントルを装備した。このフラスコに、トルエン（４Ａ活性化モレキュラーシーブスで乾燥済み）１００ｍＬ、ＤＭＴ４．８５ｇ（０．０２５モル、アルドリッチ化学（ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ））、およびＢＤＯ２．２５ｇ（０．０２５モル、アルドリッチ化学）を入れた。ＤＭＴが全て溶解されるまで、攪拌しながら反応混合物を６０℃まで加熱した。ＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２，ｃ−ｆＣ２，ｌｙｏ（ＩＤ＃２２０７２５７、バイオカタリティックス社、コングレスストリート３９、パサディナ市、カリフォルニア州（Ｂｉｏｃａｔａｌｙｔｉｃｓ，３９ＣｏｎｇｒｅｓｓＳｔ，ＰａｓａｄｅｎａＣＡ））１ｇを反応混合物に加え、２時間にわたり８０℃まで昇温した。窒素パージは３００ｍＬ／分に設定し、送込管の先端を反応混合物の表面からほぼ１インチ下に配置した。反応混合物を８０℃で２４時間保持した。この間に、反応フラスコから排除されたトルエンを補うため、追加のトルエン５０ｍＬを加えた。ＬＣＭＳでのサンプル分析で、この間に、大部分のＤＭＴが低分子量オリゴマーに変換されていることがわかった。温度および窒素パージをさらに４８時間維持した。この間に、追加の新しいトルエン１００ｍＬを加えた。４８時間終了時には反応混合物がミルク状に白濁し、沈殿が存在することを示した。反応混合物を室温まで冷却したが、この間に沈殿量は増加した。可溶性生成物をＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２リパーゼから分離するため、この混合物を濾過し、沈殿をクロロホルムに溶解させて濾過した。トルエン濾液とクロロホルム溶液とを一緒にして、ロータリーエバポレーターを使い溶剤を除去した。残った１．２ｇの固体をＬＣＭＳで分析し、ＢＤＯ／Ｔの環状二量体および三量体（式量はそれぞれ４４０および６６０原子質量単位）が５０重量％含まれていることがわかった。

（実施例２）
（ＯＤＣＢ中、リパーゼ存在下でのＤＭＴとＢＤＯとの反応）
１０００ｍＬの反応釜に、４Ａモレキュラーシーブスを入れたソックスレー抽出器、熱電対、窒素パージ管、磁気攪拌棒、および加熱マントルを装備した。このフラスコにＯＤＣＢ５００ｍＬ、ＤＭＴ４．８５ｇ（０．０２５モル、アルドリッチ化学）、およびＢＤＯ２．２５ｇ（０．０２５モル、アルドリッチ化学）を入れた。ＤＭＴが全て溶解されるまで、攪拌しながら反応混合物を６０℃まで加熱した。ＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２，ｃ−ｆＣ２，ｌｙｏ（ＩＤ＃２２０７２５７、バイオカタリティックス社、コングレスストリート３９、パサディナ市、カリフォルニア州）２ｇを反応混合物に加え、２時間にわたり８０℃まで昇温した。窒素パージは３００ｍＬ／分に設定し、送込管の先端を反応混合物の表面からほぼ２．５ｃｍ下に配置した。反応混合物を８０℃で２４時間保持した。この間に、脱イオン水１００ｍｇを加えた。ＬＣＭＳでのサンプル分析で、この間に、大部分のＤＭＴが低分子量直鎖状オリゴマーに変換されていることがわかった。温度および窒素パージをさらに４８時間維持した。この間に、追加の脱イオン水１００〜５００ｍｇを加えた。４８時間終了時には反応混合物がミルク状に白濁し、沈殿が存在することを示した。反応混合物を室温まで冷却したが、この間に沈殿量は増加した。可溶性生成物をＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２リパーゼから分離するため、この混合物を濾過し、沈殿をクロロホルムに溶解させて濾過した。ＯＤＣＢ濾液とクロロホルム溶液とを一緒にして、環状オリゴマーの濃度をＬＣＭＳで決定した。ＬＣＭＳ分析の結果、ＢＤＯ／Ｔの環状二量体（７．３２重量％）および三量体（７．０重量％）（式量はそれぞれ４４０および６６０原子質量単位）の存在が確認された。合計収率１４．３２％で環状オリゴマーが得られた。

（実施例３）
（ＯＤＣＢ中、リパーゼ存在下でのＤＭＴとＢＤＯとの反応）
１０００ｍＬの反応釜に、４Ａモレキュラーシーブスを入れたソックスレー抽出器、熱電対、窒素パージ管、磁気攪拌棒、および加熱マントルを装備した。このフラスコにＯＤＣＢ５００ｍＬ、ＤＭＴ２．４０ｇ（０．０１２５モル、アルドリッチ化学）、およびＢＤＯ１．１０ｇ（０．０１２５モル、アルドリッチ化学）を入れた。ＤＭＴが全て溶解されるまで、攪拌しながら反応混合物を６０℃まで加熱した。ＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２，ｃ−ｆＣ２，ｌｙｏ（ＩＤ＃２２０７２５７、バイオカタリティックス社、コングレスストリート３９、パサディナ市、カリフォルニア州）２ｇを反応混合物に加え、２時間にわたり８０℃まで昇温した。窒素パージは３００ｍＬ／分に設定し、送込管の先端を反応混合物の表面からほぼ２．５ｃｍ下に配置した。反応混合物を８０℃で２４時間保持した。この間に、脱イオン水１００ｍｇを加えた。ＬＣＭＳでのサンプル分析で、この間に、大部分のＤＭＴが低分子量直鎖状オリゴマーに変換されていることがわかった。温度および窒素パージをさらに４８時間維持した。この間に、追加の脱イオン水１００〜５００ｍｇを加えた。４８時間終了時には反応混合物がミルク状に白濁し、沈殿が存在することを示した。反応混合物を室温まで冷却したが、この間に沈殿量は増加した。可溶性生成物をＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２リパーゼから分離するため、この混合物を濾過し、沈殿をクロロホルムに溶解させて濾過した。ＯＤＣＢ濾液とクロロホルム溶液とを一緒にして、環状オリゴマーの濃度をＬＣＭＳで決定した。ＬＣＭＳ分析の結果、ＢＤＯ／Ｔの環状二量体（１０．６重量％）、三量体（３６．５重量％）、四量体（１１．２重量％）（式量はそれぞれ４４０および６６０および８８０原子質量単位）の存在が確認された。合計収率５８．３％で環状オリゴマーが得られた。

(実施例４)
（ＯＤＣＢ中、リパーゼ存在下でのＤＭＴとＰＤＯとの反応）
１０００ｍＬの反応釜に、４Ａモレキュラーシーブスを入れたソックスレー抽出器、熱電対、窒素パージ管、磁気攪拌棒、および加熱マントルを装備した。このフラスコにＯＤＣＢ７５０ｍＬ、ＤＭＴ２４．２５ｇ（０．１２５モル、アルドリッチ化学）、およびＰＤＯ９．５０ｇ（０．１２５モル、アルドリッチ化学）を入れた。ＤＭＴが全て溶解されるまで、攪拌しながら反応混合物を６０℃まで加熱した。ＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２，ｃ−ｆＣ２，ｌｙｏ（ＩＤ＃２２０７２５７、バイオカタリティックス社、コングレスストリート３９、パサディナ市、カリフォルニア州）２ｇを反応混合物に加え、２時間にわたり８０℃まで昇温した。窒素パージは３００ｍＬ／分に設定し、送込管の先端を反応混合物の表面からほぼ２．５ｃｍ下に配置した。反応混合物を８０℃で２４時間保持した。この間に、脱イオン水１００ｍｇを加えた。ＬＣＭＳでのサンプル分析で、この間に、大部分のＤＭＴが低分子量直鎖状オリゴマーに変換されていることがわかった。温度および窒素パージをさらに４８時間維持した。この間に、追加の脱イオン水１００〜５００ｍｇを加えた。４８時間終了時には反応混合物がミルク状に白濁し、沈殿が存在することを示した。反応混合物を室温まで冷却したが、この間に沈殿量は増加した。可溶性生成物をＣＨＩＲＡＺＹＭＥＬ−２リパーゼから分離するため、この混合物を濾過し、沈殿をクロロホルムに溶解させて濾過した。ＯＤＣＢ濾液とクロロホルム溶液とを一緒にして、環状オリゴマーの濃度をＬＣＭＳで決定した。ＬＣＭＳ分析の結果、ＰＤＯ／Ｔの環状二量体（９．４重量％）および三量体（３．２重量％）（式量はそれぞれ４１２および６１８原子質量単位）の存在が確認された。合計収率１２．２％で環状オリゴマーが得られた。

Claims

（１）第一の成分であって、芳香族ジカルボン酸と、一般式ＨＯＣＨ₂（ＣＲ¹Ｒ²）_nＣＨ₂ＯＨ（式中、Ｒ¹およびＲ²は、互いに独立して、水素またはアルキル基であり、ｎは０、１、または２である。）のジオールとを含む反応物から誘導された直鎖状エステルオリゴマーであり、第一の成分が、約１．５〜約１０の平均重合度を有する第一の成分を、
（２）第２の成分であって、エステル類のエステル交換を触媒することが可能な酵素であるが、但し、前記第一の成分が５モル％超のカルボン酸末端を有する場合には、前記第２の成分がカルボン酸のエステル化の触媒となることも可能な第二の成分の存在の下において含む、複数成分を、予め選択された溶剤中で反応させるステップを含み、
前記第一の成分が前記予め選択された溶剤に少なくとも１ｗ/ｖ％の溶解度を有する所定の温度で、前記反応ステップが実施されることを特徴とする所定の環状エステルオリゴマーの製造方法。
前記第一の成分が前記予め選択された溶剤に少なくとも３ｗ/ｖ％の溶解度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第一の成分が前記予め選択された溶剤に少なくとも５ｗ/ｖ％の溶解度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
ｎが１または２であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第一の成分が約２．０〜５．０の平均重合度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第一の成分、すなわち前記直鎖状エステルオリゴマーが、ジエステル、酸ハーフエステル、式ＨＯ₂Ｃ（ＣＨ）_mＣＯ₂Ｈ（式中、ｍは５〜１２の整数）の化合物、イソフタル酸、置換イソフタル酸類、テレフタル酸、置換テレフタル酸類、２，６−ナフタレンジカルボン酸、およびその組合せからなる群より選択された芳香族ジカルボン酸から誘導されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第二の成分、すなわち前記酵素が、リパーゼ、プロテアーゼ、およびエステラーゼからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第二の成分、すなわち前記酵素が、支持されていないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第二の成分、すなわち前記酵素が、支持されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第二の成分、すなわち前記酵素が、珪藻土；キトサン、アルギネート、あるいはカラゲナンを含む多糖類；チタニア；シリカ；アルミナ；ポリアクリレート；およびポリメタクリレートからなる群より選択された材料によって支持されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記予め選択された溶剤が、ｏ−ジクロロベンゼン、フェニルエーテル、クロロベンゼン、メチルｔ−ブチルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、１，４−ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド、１，１，１−トリクロロエタン、ジクロロメタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、およびパークロロエチレン等のハロゲン化炭素からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記所定の反応温度が０℃〜１３０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記所定の反応温度が約８０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。