JP2008174517A - Method for purifying cyclic ester - Google Patents

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Masazumi Takaoka
正純 高岡
Masaru Wada
勝 和田
Hiroki Maekawa
広樹 前川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple method of purification, obtaining a high purity cyclic ester used as a raw material of a high molecular weight polyester, at a high yield. <P>SOLUTION: This new method for purifying the cyclic ester expressed by formula (1) [wherein, R<SP>1</SP>to R<SP>6</SP>are each the same or different H, or a 1-4C linear or branched alkyl: and (n) is an integer of 1 to 3] is characterized by mixing the cyclic ester expressed by the formula (1) with an isocyanate compound, heating and then distilling. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、環状エステルを精製する方法に関する。詳しくは、高純度、高収率で環状エステルを精製する方法に関する。   The present invention relates to a method for purifying cyclic esters. Specifically, the present invention relates to a method for purifying cyclic esters with high purity and high yield.

ポリエステルは、生分解性ポリマーとして広く使用されており、特に医療用途の分野では生体吸収性ポリマーとして使用されている。環状エステルはこのポリエステルの出発原料として使用することができる。生体吸収性ポリマー用の原料として用いるためには原料由来の不純物、重合を阻害する酸や水などの水酸基やカルボキシル基を含有する不純物をできるだけ低く抑える必要があり、種々の精製方法が提供されている。
例えば、特許文献1においては、環状エステルとしてp−ジオキサンの製造方法が開示されており、エチレングリコール塩とモノクロル酢酸を反応させ、精製工程を経てβ-ヒドロキシエトキシ酢酸を得た後、蒸留によりp−ジオキサノンを得ている。しかし、この方法で得られたp−ジオキサノンは純度が低いため、生体吸収性ポリマー用の原料として用いるためにはさらに再蒸留、再結晶精製により目的物を得ている。再結晶による精製では生分解性ポリマーの原料になりえる高純度のp-ジオキサノンが得られるが、煩雑なプロセスであり、p−ジオキサノンの収率は低いものとなっている。
Polyester is widely used as a biodegradable polymer, and is used as a bioabsorbable polymer particularly in the field of medical applications. Cyclic esters can be used as starting materials for this polyester. In order to use it as a raw material for bioabsorbable polymers, it is necessary to keep the impurities derived from the raw materials and impurities containing hydroxyl groups and carboxyl groups such as acids and water that inhibit the polymerization as low as possible, and various purification methods are provided. Yes.
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing p-dioxane as a cyclic ester. After reacting an ethylene glycol salt and monochloroacetic acid to obtain β-hydroxyethoxyacetic acid through a purification step, p-dioxane is obtained by distillation. -Dioxanone is obtained. However, since p-dioxanone obtained by this method has low purity, the desired product is obtained by re-distillation and recrystallization purification for use as a raw material for bioabsorbable polymers. Purification by recrystallization yields high-purity p-dioxanone that can be a raw material for biodegradable polymers, but this is a complicated process and the yield of p-dioxanone is low.

他に、環状エステルの精製方法としては、特許文献2にはメタノールまたは水による洗浄、特許文献3には共沸剤を用いた蒸留、特許文献4は吸着剤の使用、特許文献5には溶融または溶媒を用いた再結晶あるいは昇華による方法、特許文献6には脂肪族エステル溶媒で再結晶、特許文献7にはヒドロキシエトキシ酢酸塩の時点で精製する方法、特許文献8にはオルトエステルを添加し、酸および水をアルコールとエステルに転化する方法がある。これらの精製方法も煩雑なプロセス又は、収率の低いものとなっている。
特公昭60−36785号公報 特開平07-206851号公報 特開平06-504762号公報 特開平06-136103号公報 特開平09-157513号公報 米国特許US5391768号公報 特開2001-288180号公報 特開平10-109983号公報
Other methods for purifying cyclic esters include washing with methanol or water in Patent Document 2, distillation using an azeotropic agent in Patent Document 3, use of an adsorbent in Patent Document 4, melting in Patent Document 5 Alternatively, recrystallization using a solvent or sublimation method, Patent Document 6 recrystallizes with an aliphatic ester solvent, Patent Document 7 purifies at the time of hydroxyethoxy acetate, and Patent Document 8 adds an orthoester. There is a method of converting acid and water into alcohol and ester. These purification methods are also complicated processes or low yields.
Japanese Patent Publication No. 60-36785 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-208551 Japanese Patent Laid-Open No. 06-504762 Japanese Patent Laid-Open No. 06-136103 JP 09-157513 A US Pat. No. 5,391,768 JP 2001-288180 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-109983

本発明が解決しようとする課題は、高純度の環状エステルを高収率で得る簡便な精製方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a simple purification method for obtaining a high-purity cyclic ester in a high yield.

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、環状エステルをイソシアナート化合物と混合加熱した後、蒸留することにより高純度の環状エステルを得られる精製方法を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
式(1)
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a purification method capable of obtaining a high-purity cyclic ester by mixing and heating a cyclic ester with an isocyanate compound and then distilling the present invention. It came to be completed.
That is, the present invention
Formula (1)

Figure 2008174517
Figure 2008174517

(上記式(1)中、R、R、R、R、R、及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい、水素または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。)
で表される環状エステルをイソシアナート化合物と混合加熱した後、蒸留することを特徴とする前記式(1)で表される環状エステルの精製方法を提供する。
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be the same as or different from each other, hydrogen or a linear chain having 1 to 4 carbon atoms. Or a branched alkyl group is shown, n shows the integer of 1-3.)
A method for purifying a cyclic ester represented by the above formula (1) is provided, wherein the cyclic ester represented by the formula (1) is distilled after mixing and heating with an isocyanate compound.

環状エステルよりも高沸点のイソシアナート化合物を用いる精製方法は本発明の好ましい態様である。   A purification method using an isocyanate compound having a boiling point higher than that of the cyclic ester is a preferred embodiment of the present invention.

環状エステルがp−ジオキサノンである前記精製方法は本発明の好ましい態様である。   The purification method wherein the cyclic ester is p-dioxanone is a preferred embodiment of the present invention.

本発明にかかる精製方法で得られる環状エステルは、高収率で高純度であり、得られた環状エステルを原料として実用上問題のない高分子量のポリエステルを得ることが可能である。   The cyclic ester obtained by the purification method according to the present invention has a high yield and high purity, and it is possible to obtain a high molecular weight polyester having no practical problem using the obtained cyclic ester as a raw material.

本発明に述べる環状エステルとは下記式(1)   The cyclic ester described in the present invention is the following formula (1)

Figure 2008174517
Figure 2008174517

(上記式(1)中、R、R、R、R、R、及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい、水素または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。)
で示される化合物であって、好ましくはR、R、R、R、R及びRが水素原子であり、さらに好ましくはR、R、R、R、R及びRが水素原子でありかつn=1であるp-ジオキサノンである。
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be the same as or different from each other, hydrogen or a linear chain having 1 to 4 carbon atoms. Or a branched alkyl group is shown, n shows the integer of 1-3.)
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each a hydrogen atom, more preferably R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5. And p 6 -dioxanone in which R 6 is a hydrogen atom and n = 1.

〔環状エステルの製造方法〕
本発明で示す環状エステルは公知公用の方法で得ることができる。例えば、式(1)においてR、R、R、R、R及びRが水素、n=1であるp−ジオキサノンは特公昭60―36785号公報や特開2001―288180号公報、WO2006/129736に記載の方法により得ることができる。
[Method for producing cyclic ester]
The cyclic ester shown in the present invention can be obtained by a publicly known method. For example, p-dioxanone in which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 in formula (1) are hydrogen and n = 1 is disclosed in Japanese Patent Publication Nos. 60-36785 and 2001-288180. It can be obtained by the method described in Japanese Patent Publication No. WO2006 / 129736.

特公昭60―36785号公報に記載のp-ジオキサノンの製造方法においては、エチレングリコール塩とモノクロル酢酸を反応させ、精製工程を経てβ-ヒドロキシエトキシ酢酸を得た後、蒸留、再結晶によりp−ジオキサノンを得ている。この製造方法において、精製後得られたp-ジオキサノンには原料として用いたエチレングリコールが不純物として含有している。
式(1)で示される環状エステルに含まれる不純物としては下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
In the method for producing p-dioxanone described in JP-B-60-36785, an ethylene glycol salt and monochloroacetic acid are reacted to obtain β-hydroxyethoxyacetic acid through a purification step, followed by distillation and recrystallization. Dioxanone has been obtained. In this production method, p-dioxanone obtained after purification contains ethylene glycol used as a raw material as an impurity.
Examples of impurities contained in the cyclic ester represented by the formula (1) include a compound represented by the following formula (2).

Figure 2008174517
Figure 2008174517

(式(2)中、Zは炭素数2〜4のアルキレン基を示す。)具体的にはエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオールである。)
式(1) においてのR、R、R、R、R及びRが水素、n=1であるp−ジオキサノンの場合は、式(2)において、Zが炭素数2のアルキレン基であるエチレングリコールが原料由来の不純物である。
(In formula (2), Z represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.) Specifically, ethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol. )
In the case of p-dioxanone in which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 in formula (1) are hydrogen and n = 1, in formula (2), Z is a carbon number of 2 Ethylene glycol which is an alkylene group is an impurity derived from the raw material.

以下、本発明による精製方法について、詳細な説明をする。
本発明にかかる精製方法は、不純物を含む環状エステルにイソシアナート化合物を混合加熱した後、環状エステルを蒸留精製する点に特徴がある。
Hereinafter, the purification method according to the present invention will be described in detail.
The purification method according to the present invention is characterized in that the cyclic ester is distilled and purified after the isocyanate compound is mixed and heated with the cyclic ester containing impurities.

イソシアナート化合物を添加することで、イソシアナート化合物のイソシアナート基と、不純物として存在するグリコールの水酸基とが反応し環状エステルよりも沸点の高いウレタン化合物を形成する。環状エステルに含有するグリコール濃度が低濃度の場合でもウレタン化反応は速く進行する。このウレタン化合物は、解重合によるグリコールの生成もなく、安定的に蒸留釜残として残る。   By adding the isocyanate compound, the isocyanate group of the isocyanate compound reacts with the hydroxyl group of glycol existing as an impurity to form a urethane compound having a boiling point higher than that of the cyclic ester. Even when the concentration of glycol contained in the cyclic ester is low, the urethanization reaction proceeds rapidly. This urethane compound remains stably as a residue in the distillation pot without the production of glycol by depolymerization.

一方、イソシアナート化合物を添加しないで環状エステルの蒸留を行う場合は、環状エステルに含有するグリコールは、環状エステルと沸点が近似しており、蒸留による分離が難しく、蒸留分にグリコールが混入し、高純度の環状エステルを得ることは困難である。環状エステルにグリコールが存在するとグリコールとの反応により環状エステルが開裂しオリゴマーとなり、環状エステルの純度低下を招き、また、高分子量のポリエステルを得ることは困難となる。   On the other hand, when the cyclic ester is distilled without adding an isocyanate compound, the glycol contained in the cyclic ester has a boiling point close to that of the cyclic ester, is difficult to separate by distillation, and the glycol is mixed into the distillate, It is difficult to obtain a high purity cyclic ester. When glycol is present in the cyclic ester, the cyclic ester is cleaved by reaction with the glycol to form an oligomer, leading to a decrease in purity of the cyclic ester, and it is difficult to obtain a high molecular weight polyester.

本発明で示すイソシアナート化合物は、少なくとも1つ以上のイソシアナート基を有する芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、又は脂環族炭化水素化合物である。好ましくはイソシアナート基が1〜4、さらに好ましくは1〜2のイソシアナート基を有する化合物である。イソシアナート化合物の炭素数は8〜15、さらに好ましくは10〜15である。
環状エステルよりも高沸点のイソシアナート化合物を用いることで、蒸留によりイソシアナート化合物とも容易に分離することができ、1回の精製で高純度の環状エステルを得ることができ好ましい。
The isocyanate compound shown in the present invention is an aromatic hydrocarbon, aliphatic hydrocarbon, or alicyclic hydrocarbon compound having at least one isocyanate group. Preferably, it is a compound having an isocyanate group having an isocyanate group of 1 to 4, more preferably 1 to 2. The isocyanate compound has 8 to 15 carbon atoms, more preferably 10 to 15 carbon atoms.
By using an isocyanate compound having a boiling point higher than that of the cyclic ester, it can be easily separated from the isocyanate compound by distillation, and a high-purity cyclic ester can be obtained by one purification, which is preferable.

本発明で示す沸点とは、JIS K0066―1992「化学製品の蒸留試験方法」に基づいて常圧(760mmHg)下で測定した沸点である。減圧下において測定した場合には、常圧に換算した沸点をいう。減圧下で測定された沸点は、「基礎有機化学実験p155,丸善(1966);畑一夫著」の沸点換算図表に基づいて常圧の沸点へ換算した。   The boiling point shown in the present invention is a boiling point measured under normal pressure (760 mmHg) based on JIS K0066-1992 “Method for Distillation Test of Chemical Products”. When measured under reduced pressure, it refers to the boiling point converted to normal pressure. The boiling point measured under reduced pressure was converted to the normal boiling point based on the boiling point conversion chart of "Basic Organic Chemistry Experiment p155, Maruzen (1966); Kazuo Hata".

イソシアナート化合物の沸点は、精製する環状エステルの沸点よりも30℃(常圧(760mmHg)換算)以上高いことが好ましく、精製する環状エステルの沸点よりも50℃(常圧(760mmHg)換算)以上高いことがより好ましい。   The boiling point of the isocyanate compound is preferably 30 ° C. (converted to normal pressure (760 mmHg)) or higher than the boiling point of the cyclic ester to be purified, and is 50 ° C. (converted to normal pressure (760 mmHg)) or higher than the boiling point of the cyclic ester to be purified. Higher is more preferable.

イソシアナート化合物の沸点が上記範囲にある場合は、蒸留によって得られた環状エステルへのイソシアナート混入がなく好ましい。   When the boiling point of the isocyanate compound is in the above range, there is no isocyanate mixing into the cyclic ester obtained by distillation.

精製する環状エステルがp−ジオキサノン(沸点:212℃)である場合には、用いるイソシアナート化合物として例えば、ナフタレンイソシアナート(沸点;270℃)、トリレンジイソシアナート(沸点;260℃)、キシリレンジイソシアナート(沸点;310℃)、ジフェニルメタンジイソシアナート(沸点;310℃)、ナフタレンジイソシアナート(沸点;325℃)、イソホロンジイソシアナート(沸点;300℃)、ヘキサメチレンジイソシアナート(沸点;265℃)、ノルボルネンジイソシアナート(沸点;305℃)が挙げられる。   When the cyclic ester to be purified is p-dioxanone (boiling point: 212 ° C.), examples of the isocyanate compound used include naphthalene isocyanate (boiling point: 270 ° C.), tolylene diisocyanate (boiling point: 260 ° C.), and xylylene diene. Isocyanate (boiling point: 310 ° C.), diphenylmethane diisocyanate (boiling point: 310 ° C.), naphthalene diisocyanate (boiling point: 325 ° C.), isophorone diisocyanate (boiling point: 300 ° C.), hexamethylene diisocyanate (boiling point; 265 ° C.) and norbornene diisocyanate (boiling point: 305 ° C.).

これらのイソシアナート化合物は、単独または2種以上混合して用いても差し支えない。なお、本発明で用いるイソシアナート化合物が2種以上の混合物である場合は、その混合物に含まれる最も沸点の低いイソシアナート化合物の沸点を、その混合物の沸点とする。本発明で用いるイソシアナート化合物が2種以上の混合物である場合は、その混合物に含まれる最も沸点の低いイソシアナート化合物の沸点が、環状エステルの沸点よりも高いことが好ましい。   These isocyanate compounds may be used alone or in combination of two or more. In addition, when the isocyanate compound used by this invention is a 2 or more types of mixture, let the boiling point of the isocyanate compound with the lowest boiling point contained in the mixture be the boiling point of the mixture. When the isocyanate compound used by this invention is a 2 or more types of mixture, it is preferable that the boiling point of the isocyanate compound with the lowest boiling point contained in the mixture is higher than the boiling point of cyclic ester.

上記イソシアナート化合物を用いる量は、含まれるグリコール1モルに対し、通常0.5〜10モル、好ましくは1〜5モル、さらに好ましくは1〜2モルである。   The amount of the isocyanate compound used is usually 0.5 to 10 moles, preferably 1 to 5 moles, and more preferably 1 to 2 moles per mole of glycol contained.

本発明にかかる精製方法では、イソシアナート化合物を環状エステルに混合加熱した後に蒸留を行うのが好ましい。蒸留前に加熱する温度は、適宜選択されるが、好ましくは50〜200℃、さらに好ましくは80〜150℃である。また加熱時間は、0.1〜40時間、好ましくは1〜20時間である。   In the purification method according to the present invention, it is preferable to carry out distillation after mixing and heating the isocyanate compound to the cyclic ester. Although the temperature heated before distillation is selected suitably, Preferably it is 50-200 degreeC, More preferably, it is 80-150 degreeC. The heating time is 0.1 to 40 hours, preferably 1 to 20 hours.

蒸留の際の温度は、特に制限はないが、好ましくは、50〜300℃、より好ましくは、50〜150℃である。   Although the temperature in the case of distillation does not have a restriction | limiting in particular, Preferably, it is 50-300 degreeC, More preferably, it is 50-150 degreeC.

蒸留の際の圧力は、特に制限はないが、101.3kPa〜0.1kPa、好ましくは0.1〜3kPaである。
蒸留段数については、蒸留段数については、特に制限はないが、1〜10段、好ましくは2〜5段である。
The pressure during the distillation is not particularly limited, but is 101.3 kPa to 0.1 kPa, preferably 0.1 to 3 kPa.
The number of distillation stages is not particularly limited, but is 1 to 10 stages, preferably 2 to 5 stages.

本発明にかかる精製法方法で得られた環状エステルは従来公知の手法によりポリエステルとすることができる。即ち、重合開始剤及びエステル化触媒を加え重合することによりポリエステルが得られる。環状エステルがp-ジオキサノンの場合には、得られるポリエステルはポリ(p-ジオキサノン)である。使用する重合開始剤は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、カプリルアルコール、シクロヘキサノール、ラウリルアルコール等の脂肪族飽和アルコール類、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の脂環式アルコール類、ジエチレングリコール等のグリコール類、乳酸、アミノフェノール、アセトフェノン等のフェノール類が挙げられる。使用するエステル化触媒は従来から知られているジオクタン酸第一スズ、カプリル酸スズ等の有機スズ系、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等の有機アルミニウム系、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛等の有機亜鉛系等の触媒を単独若しくは2種類以上組み合わせて使用することができる。この精製方法で得られる環状エステルは、実用可能な高分子量の生分解性ポリマーでポリエステルとして問題なく用いることができる原材料となる。すなわち、本発明方法で得られる環状エステルは、純度の高い環状エステルが製造されるので、実用上問題のない高分子量のポリエステルが得ることができる。また得られたポリエステルは、公知公用の加工をすることにより、縫合糸、メディカルディバイス等の医療用材料に用いることができる。   The cyclic ester obtained by the purification method according to the present invention can be converted to polyester by a conventionally known method. That is, polyester is obtained by adding a polymerization initiator and an esterification catalyst and polymerizing. When the cyclic ester is p-dioxanone, the resulting polyester is poly (p-dioxanone). Polymerization initiators used include aliphatic saturated alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, capryl alcohol, cyclohexanol and lauryl alcohol, alicyclic alcohols such as cyclopentanol and cyclohexanol, and diethylene glycol. Glycols such as lactic acid, aminophenol, and acetophenone. The esterification catalysts used are conventionally known organic tins such as stannous dioctanoate and tin caprylate, organic aluminums such as trimethylaluminum, triethylaluminum and triisobutylaluminum, and organics such as diethylzinc and dibutylzinc. Zinc-based catalysts can be used alone or in combination of two or more. The cyclic ester obtained by this purification method is a practical high molecular weight biodegradable polymer that can be used as a raw material without problems as a polyester. That is, since the cyclic ester obtained by the method of the present invention is a highly pure cyclic ester, a high molecular weight polyester having no practical problem can be obtained. Moreover, the obtained polyester can be used for medical materials such as sutures and medical devices by performing known and public processing.

以下、環状エステルの製造について説明するが、環状エステル製造の実施例において、環状エステルの純度、エチレングリコールの濃度、イソシアナート化合物の濃度、及び重量平均分子量は、次に示す方法で測定した。   Hereinafter, the production of the cyclic ester will be described. In the examples of the production of the cyclic ester, the purity of the cyclic ester, the concentration of ethylene glycol, the concentration of the isocyanate compound, and the weight average molecular weight were measured by the following methods.

(1)環状エステルの純度
ガスクロマトグラフィーにより測定した。装置は島津製作所製GC−14A、検出器は水素炎イオン化検出器(FID)、カラムは化学物質評価研究機構製カラム(G300、φ:1.2mm×40m、膜厚:2μm)を用いた。カラム温度を160℃、インジェクション温度を230℃、検出器温度を230℃とし、キャリアガスとして窒素を流量10ml/分とした。試料約50mgをアセトン10mlに溶解させ、1μlを注入し測定した。あらかじめ、標準試料を用いて検量線を作製しておき、その検量線を用いて環状エステルの純度の分析を行った。
(1) Purity of cyclic ester: Measured by gas chromatography. The apparatus was GC-14A manufactured by Shimadzu Corporation, the detector was a hydrogen flame ionization detector (FID), and the column was a column (G300, φ: 1.2 mm × 40 m, film thickness: 2 μm) manufactured by Chemical Substance Evaluation Research Organization. The column temperature was 160 ° C., the injection temperature was 230 ° C., the detector temperature was 230 ° C., and nitrogen was used as the carrier gas at a flow rate of 10 ml / min. About 50 mg of a sample was dissolved in 10 ml of acetone, and 1 μl was injected and measured. A calibration curve was prepared in advance using a standard sample, and the purity of the cyclic ester was analyzed using the calibration curve.

(2)エチレングリコールの濃度
ガスクロマトグラフィーにより測定した。装置は島津製作所製GC−14A、検出器は水素炎イオン化検出器(FID)、カラムは化学物質評価研究機構製カラム(G300、φ:1.2mm×40m、膜厚:2μm)を用いた。カラム温度を160℃、インジェクション温度を230℃、検出器温度を230℃とし、キャリアガスとして窒素を流量10ml/分とした。試料約500mgをアセトン10mlに溶解させ、3μlを注入し測定した。あらかじめ、標準試料を用いて検量線を作製しておき、その検量線を用いてエチレングリコールの濃度分析を行った。
(2) Ethylene glycol concentration Measured by gas chromatography. The apparatus was GC-14A manufactured by Shimadzu Corporation, the detector was a hydrogen flame ionization detector (FID), and the column was a column (G300, φ: 1.2 mm × 40 m, film thickness: 2 μm) manufactured by Chemical Substance Evaluation Research Organization. The column temperature was 160 ° C., the injection temperature was 230 ° C., the detector temperature was 230 ° C., and nitrogen was used as the carrier gas at a flow rate of 10 ml / min. About 500 mg of a sample was dissolved in 10 ml of acetone, and 3 μl was injected and measured. A calibration curve was prepared in advance using a standard sample, and ethylene glycol concentration analysis was performed using the calibration curve.

(3)イソシアナート化合物の濃度
ガスクロマトグラフィーにより測定した。装置は島津製作所製GC−14A、検出器は水素炎イオン化検出器(FID)、カラムは化学物質評価研究機構製カラム(G250、φ:1.2mm×40m、膜厚:2μm)を用いた。カラム温度を250℃、インジェクション温度を290℃、検出器温度を300℃とし、キャリアガスとして窒素を流量15ml/分とした。試料約500mgをアセトン10mlに溶解させ、3μlを注入し測定した。あらかじめ、標準試料を用いて検量線を作製しておき、その検量線を用いてイソシアナート化合物の濃度分析を行った。
(3) Concentration of isocyanate compound Measured by gas chromatography. The apparatus was GC-14A manufactured by Shimadzu Corporation, the detector was a hydrogen flame ionization detector (FID), and the column was a column made by Chemical Substance Evaluation Research Organization (G250, φ: 1.2 mm × 40 m, film thickness: 2 μm). The column temperature was 250 ° C., the injection temperature was 290 ° C., the detector temperature was 300 ° C., and nitrogen was used as a carrier gas at a flow rate of 15 ml / min. About 500 mg of a sample was dissolved in 10 ml of acetone, and 3 μl was injected and measured. A calibration curve was prepared in advance using a standard sample, and the concentration analysis of the isocyanate compound was performed using the calibration curve.

(4)重量平均分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC)により測定した。装置はShodex製system21を用いた。トリフルオロ酢酸ナトリウム0.05重量%を溶解させたHFIP(ヘキサフルオロイソプロピルアルコール)を溶媒とし、35℃、1ml/分でカラム(SHODEX製KD-806M+KD-805L+KD-803)を通し、分子量160万、76万、21万、5.5万、2.2万、0.7万、0.2万の分子量既知PMMA(ポリメタクリル酸メチル)標準物質のRI検出による溶出時間から求めた検量線を予め作成した。測定試料の溶出時間を求め、検量線を用いてPMMA換算の重量平均分子量に換算した。
(4) Weight average molecular weight It measured by the gel permeation chromatograph method (GPC). As the apparatus, a system 21 manufactured by Shodex was used. HFIP (hexafluoroisopropyl alcohol) in which 0.05% by weight of sodium trifluoroacetate was dissolved was used as a solvent and passed through a column (KD-806M + KD-805L + KD-803 manufactured by SHODEX) at 35 ° C. and 1 ml / min. The calibration curve obtained from the elution time by RI detection of PMMA (polymethylmethacrylate) standard substances with known molecular weights of 760,000, 210,000, 55,000, 22,000, 7,000, and 20,000 in advance Created. The elution time of the measurement sample was obtained and converted to a weight average molecular weight in terms of PMMA using a calibration curve.

[合成例1]
96重量%水酸化ナトリウム170g(4.08モル)とエチレングリコール1241.4g(20.0モル)とを反応容器に仕込み130℃まで加熱した。その後トルエン40gを加え共沸脱水しながら水97.6gを系外へ留去した。その後、100℃に温度を下げ、モノクロル酢酸189g(2.0モル)を1時間かけて装入し、さらに1.5時間攪拌した。ついで、反応容器の圧力を3.3kPa、温度を95℃とし、トルエン40g及びエチレングリコール724.6gを系外へ留去して反応液を濃縮した。その後、アセトン920gを1.5時間かけて滴下し晶析後、ろ過した。アセトン232.8gを用い濾塊を洗浄、乾燥してβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウム371.2gを得た。 このときのβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウムの取り出し収率は仕込みのモノクロル酢酸に対し88.1%であった。引き続き、60%メタノール水670gを得られたβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウム371.2gに加え70℃に加熱した後、アセトン1170gを2時間かけて滴下した。室温まで冷却してろ過し、アセトン490gで濾塊を洗浄後、乾燥してβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウム335.6gを得た。このときのβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウムの精製収率は仕込みのモノクロル酢酸に対し82.3%であった。引き続き、得られたβ−ヒドロキシエトキシ酢酸ナトリウム335.6gに水367gを加え、35.7重量%の塩酸水168.9g(1.65モル)で中和してヒドロキシエトキシ酢酸水溶液871.5gが得られた。
[Synthesis Example 1]
A reaction vessel was charged with 170 g (4.08 mol) of 96 wt% sodium hydroxide and 1241.4 g (20.0 mol) of ethylene glycol, and heated to 130 ° C. Thereafter, 40 g of toluene was added, and 97.6 g of water was distilled out of the system while performing azeotropic dehydration. Thereafter, the temperature was lowered to 100 ° C., 189 g (2.0 mol) of monochloroacetic acid was charged over 1 hour, and the mixture was further stirred for 1.5 hours. Next, the pressure in the reaction vessel was 3.3 kPa, the temperature was 95 ° C., 40 g of toluene and 724.6 g of ethylene glycol were distilled out of the system, and the reaction solution was concentrated. Thereafter, 920 g of acetone was added dropwise over 1.5 hours, followed by crystallization and filtration. The filter cake was washed with 232.8 g of acetone and dried to obtain 371.2 g of sodium β-hydroxyethoxyacetate. The yield of sodium β-hydroxyethoxyacetate at this time was 88.1% with respect to the monochloroacetic acid charged. Subsequently, 670 g of 60% methanol water was added to 371.2 g of sodium β-hydroxyethoxyacetate, which was heated to 70 ° C., and then 1170 g of acetone was added dropwise over 2 hours. After cooling to room temperature and filtering, the filter cake was washed with 490 g of acetone and dried to obtain 335.6 g of sodium β-hydroxyethoxyacetate. The purification yield of sodium β-hydroxyethoxyacetate at this time was 82.3% with respect to the monochloroacetic acid charged. Subsequently, 367 g of water was added to 335.6 g of the obtained β-hydroxyethoxyacetate sodium and neutralized with 38.9% by weight of 168.9 g (1.65 mol) of aqueous hydrochloric acid to obtain 871.5 g of hydroxyethoxyacetic acid aqueous solution. Obtained.

引き続き、得られたヒドロキシエトキシ酢酸水溶液871.5g(ヒドロキシエトキシ酢酸2.0モル)に、テトラエチレングリコール(沸点:314℃)64g(0.32モル)を加え、圧力8.7kPa、温度65℃の条件下で水を留去(脱水率:99%)した後、アセトン376gを加え晶析、ろ過し、290gのアセトンで濾塊を洗浄した。さらに濾液中のアセトンを圧力101.3MPa、温度65℃から120℃の条件で留去した後、トルエン20gを加え、圧力101.3MPa、温度110℃〜150℃)の条件下で共沸脱水しながら重合反応した。理論留去率が99%になったので重合反応を終了した。   Subsequently, 64 g (0.32 mol) of tetraethylene glycol (boiling point: 314 ° C.) was added to 871.5 g of the obtained hydroxyethoxy acetic acid aqueous solution (2.0 mol of hydroxyethoxy acetic acid), and the pressure was 8.7 kPa and the temperature was 65 ° C. After distilling off water under the above conditions (dehydration rate: 99%), 376 g of acetone was added to crystallize and filter, and the filter cake was washed with 290 g of acetone. Furthermore, acetone in the filtrate was distilled off under conditions of a pressure of 101.3 MPa and a temperature of 65 ° C. to 120 ° C., then 20 g of toluene was added, and azeotropic dehydration was performed under the conditions of a pressure of 101.3 MPa and a temperature of 110 ° C. to 150 ° C. The polymerization reaction occurred. Since the theoretical distillation rate reached 99%, the polymerization reaction was terminated.

引き続き、得られた重合溶液そのものを反応容器中で、圧力1.3kPaの条件下、150℃に加熱しながら3時間かけて解重合と蒸留を同時に行い、151.2gの留出物を得た。留出物中のp-ジオキサノン純度は99.8重量%であり、含有するエチレングリコールは1200ppm、p-ジオキサノン(沸点:212℃)の取り出し収率はモノクロル酢酸換算で73.9%であった。   Subsequently, depolymerization and distillation were simultaneously performed for 3 hours while heating the obtained polymerization solution itself in a reaction vessel under a pressure of 1.3 kPa at 150 ° C. to obtain 151.2 g of a distillate. . The purity of p-dioxanone in the distillate was 99.8% by weight, the ethylene glycol contained was 1200 ppm, and the extraction yield of p-dioxanone (boiling point: 212 ° C.) was 73.9% in terms of monochloroacetic acid. .

[実施例1]
合成例1で得られたp−ジオキサノン40g(0.392モル)に4,4’−ジ−イソシアナートフェニルメタン0.23g(0.0009モル)を添加して130℃で10時間加熱した。反応系内のエチレングリコール濃度は5ppmであった。引き続き、5段相当のマクマホン充填材を詰めた蒸留塔を用いて蒸留しp−ジオキサノン38gを得た。p−ジオキサノン中のエチレングリコールは不検出(検出限界5ppm以下)、4,4’−ジ−イソシアナートフェニルメタンも不検出(検出限界5ppm以下)であった。精製収率は、仕込のp−ジオキサノンに対して95%であった。
[Example 1]
To 40 g (0.392 mol) of p-dioxanone obtained in Synthesis Example 1, 0.23 g (0.0009 mol) of 4,4′-diisocyanatophenylmethane was added and heated at 130 ° C. for 10 hours. The ethylene glycol concentration in the reaction system was 5 ppm. Subsequently, distillation was carried out using a distillation column packed with 5 stages of McMahon packing material to obtain 38 g of p-dioxanone. Ethylene glycol in p-dioxanone was not detected (detection limit 5 ppm or less), and 4,4′-diisocyanatophenylmethane was also not detected (detection limit 5 ppm or less). The purification yield was 95% based on the charged p-dioxanone.

[比較例1]
合成例1で得られたp−ジオキサノン40g(0.392モル)を5段相当のマクマホン充填材を詰めた蒸留塔を用いて蒸留しp−ジオキサノン38gを得た。p−ジオキサノン中のエチレングリコールは1100ppmであった。精製収率は、仕込のp−ジオキサノンに対して95%であった。
[Comparative Example 1]
40 g (0.392 mol) of p-dioxanone obtained in Synthesis Example 1 was distilled using a distillation column packed with 5-stage equivalent McMahon filler to obtain 38 g of p-dioxanone. Ethylene glycol in p-dioxanone was 1100 ppm. The purification yield was 95% based on the charged p-dioxanone.

[比較例2]
合成例1で得られたp−ジオキサノン40g(0.392モル)を130℃で40時間加熱攪拌した。系内のエチレングリコール濃度は5ppmであった。引き続き、5段相当のマクマホン充填材を詰めた蒸留塔を用いて蒸留しp−ジオキサノン34.8gを得た。p−ジオキサノン中のエチレングリコールは25ppmであった。精製収率は、仕込のp−ジオキサノンに対して87%であった。
[Comparative Example 2]
40 g (0.392 mol) of p-dioxanone obtained in Synthesis Example 1 was heated and stirred at 130 ° C. for 40 hours. The ethylene glycol concentration in the system was 5 ppm. Subsequently, distillation was carried out using a distillation column packed with 5 stages of McMahon packing material to obtain 34.8 g of p-dioxanone. Ethylene glycol in p-dioxanone was 25 ppm. The purification yield was 87% based on the charged p-dioxanone.

[実施例2]
合成例1で得られたp−ジオキサノン40g(0.392モル)にノルボルネンジイソシアナート0.19g(0.0009モル)を添加して130℃で15時間加熱した。反応系内のエチレングリコール濃度は7ppmであった。引き続き、5段相当のマクマホン充填材を詰めた蒸留塔を用いて蒸留しp−ジオキサノン38gを得た。p−ジオキサノン中のエチレングリコールは不検出(検出限界5ppm以下)、ノルボルネンジイソシアナートは不検出(検出限界5ppm以下)であった。精製収率は、仕込のp−ジオキサノンに対して95%であった。
[Example 2]
To 40 g (0.392 mol) of p-dioxanone obtained in Synthesis Example 1, 0.19 g (0.0009 mol) of norbornene diisocyanate was added and heated at 130 ° C. for 15 hours. The ethylene glycol concentration in the reaction system was 7 ppm. Subsequently, distillation was carried out using a distillation column packed with 5 stages of McMahon packing material to obtain 38 g of p-dioxanone. Ethylene glycol in p-dioxanone was not detected (detection limit 5 ppm or less), and norbornene diisocyanate was not detected (detection limit 5 ppm or less). The purification yield was 95% based on the charged p-dioxanone.

[参考例]
実施例1で得られたp−ジオキサノン38g(0.37モル)、ラウリルアルコール32mg、オクタン酸スズ38mgを仕込み、90℃で10時間反応した。得られたポリ(p−ジオキサノン)の重量平均分子量は30万であった。
[Reference example]
38 g (0.37 mol) of p-dioxanone obtained in Example 1, 32 mg of lauryl alcohol and 38 mg of tin octoate were charged and reacted at 90 ° C. for 10 hours. The obtained poly (p-dioxanone) had a weight average molecular weight of 300,000.

本発明の環状エステルの精製方法によれば、生分解性ポリマーの原料になりえる高純度のp−ジオキサンを効率よく得られる。
本発明により得られるp-ジオキサノンは、医療分野において現在実用化されている生体吸収性の縫合糸分野において問題なく使用できる。
According to the method for purifying a cyclic ester of the present invention, highly pure p-dioxane which can be a raw material for a biodegradable polymer can be obtained efficiently.
The p-dioxanone obtained by the present invention can be used without any problem in the bioabsorbable suture field currently in practical use in the medical field.

Claims (3)

式(1)
Figure 2008174517
(上記式(1)中、R、R、R、R、R、及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい、水素または炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。)
で表される環状エステルをイソシアナート化合物と混合加熱した後、蒸留することを特徴とする前記式(1)で表される環状エステルの精製方法。
Formula (1)
Figure 2008174517
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be the same as or different from each other, hydrogen or a linear chain having 1 to 4 carbon atoms. Or a branched alkyl group is shown, n shows the integer of 1-3.)
A method for purifying a cyclic ester represented by the above formula (1), wherein the cyclic ester represented by the formula (1) is distilled after mixing and heating with an isocyanate compound.
環状エステルよりも高沸点のイソシアナート化合物を用いることを特徴とする請求項1の精製方法。   2. The purification method according to claim 1, wherein an isocyanate compound having a boiling point higher than that of the cyclic ester is used. 環状エステルがp−ジオキサノンであることを特徴とする請求項1〜2の精製方法。   The purification method according to claim 1 or 2, wherein the cyclic ester is p-dioxanone.
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