JP3139565B2 - 脂肪族ポリエステルの製造方法 - Google Patents

脂肪族ポリエステルの製造方法

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JP3139565B2 JP04085431A JP8543192A JP3139565B2 JP 3139565 B2 JP3139565 B2 JP 3139565B2 JP 04085431 A JP04085431 A JP 04085431A JP 8543192 A JP8543192 A JP 8543192A JP 3139565 B2 JP3139565 B2 JP 3139565B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はα−オキシ酸を出発原料
とする脂肪族ポリエステルの製造方法に関するものであ
り、更に詳しくは上記脂肪族ポリエステルを高分子量体
で得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりポリ乳酸、ポリグリコ−ル酸に
代表される脂肪族ポリエステルは、徐放性重合体とし
て、手術用縫合糸、注射薬用マイクロカプセル等の生体
分解性医用材料に利用されている。また近年プラスチッ
ク廃棄物が問題となり、酵素や微生物による分解が期待
される生分解性プラスチックとしても注目され、研究開
発が進められている。ところで通常、前記脂肪族ポリエ
ステルの高分子量体を得る方法としては、α−オキシ酸
の環状二量体であるラクチド類を触媒存在下で加熱し、
開環重合する方法が知られている。しかし前記方法で
は、まずα−オキシ酸の脱水反応によりオリゴマ−を製
造し、これを加熱解重合することによる環状二量体の製
造と、特に精製に多大な労力と費用を必要としていた。
また近年、α−オキシ酸を直接脱水重縮合することによ
って、高分子量の脂肪族ポリエステルを製造する方法が
提案されているが、いまだに満足な分子量を有する重合
体は得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
α−オキシ酸から高分子量の脂肪族ポリエステルを得る
べく、鋭意研究検討を行った結果、α−オキシ酸の直接
脱水重縮合は逐次反応であり、反応時間と共に分子量は
増大するが、この反応は平衡反応であってその平衡定数
が小さいために触媒が必要となること、更に高分子量体
を得るために反応温度、減圧度を高めて反応条件を厳し
くしていくと、解重合を伴い、環状二量体の副生やポリ
マ−の劣化、着色が起こり、その結果、高分子量体を得
ることが困難であることが判った。また環状二量体の開
環重合の検討も行ったところ、オリゴマ−を加熱解重合
させることにより、環状二量体は高収率で得ることが可
能であるが、水やモノマ−、オリゴマ−が不純物として
存在し、これらが開環重合時に末端停止剤として働い
て、高分子量体が得られないこと、そして満足できる分
子量を有するポリマ−を得るためには、最低数回の再結
晶による精製が必要であり、非常に非効率的であること
が判った。
【004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記事情を
鑑み、α−オキシ酸を出発原料とし、効率良く高分子量
の脂肪族ポリエステルを得るべく鋭意検討を重ねた結
果、還元粘度0.1dl/g以上のポリ(α−オキシ酸)
の末端カルボキシル基を末端停止剤または鎖延長剤等と
反応させ、カルボキシル基濃度が200当量/106
以下、好ましくは150当量/106 g以下、特に10
0当量/106 g以下のポリ(α−オキシ酸)の前駆体
ポリマ−を製造することによって、該前駆体ポリマ−を
加熱解重合して得られる環状二量体(ラクチド類)中の
不純物を著しく減少させ、該環状二量体を開環重合する
ことによって、再結晶等の精製をすることなしに高分子
量の脂肪族ポリエステルが得られることを見いだし、つ
いに本発明を完成するに到った。すなわち本発明は、一
般式−O−R1 CR2 −CO−(但しR1 およびR2
Hまたは炭素数1〜5のアルキル基を示す)を主たる繰
り返し単位する脂肪族ポリエステルを製造する方法にお
いて、還元粘度0.1dl/g以上で、且つカルボキシル
基濃度が200当量/106 g以下のポリ(α−オキシ
酸)の前駆体ポリマ−を製造した後、該前駆体ポリマ−
を加熱解重合して得られる環状二量体(ラクチド類)を
開環重合することを特徴とする脂肪族ポリエステルの製
造方法である。
【0005】本発明において出発原料となるα−オキシ
酸としてはグリコ−ル酸、乳酸、2−ヒドロキシイソ酪
酸、2−ヒドロキシヘキサン酸、2−ヒドロキシ−2−
メチル酪酸等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。それらは単独でも、或いは混合物で使用して
も差し支えがない。また不斉炭素を有するものは、D
体、L体、ラセミ体のいずれでもよく、更にその状態は
固体,液体或いは水溶液であっても問題はない。なお水
溶液を用いる場合は反応開始前にあらかじめ適当に濃縮
を行うことが望ましい。
【0006】カルボキシル基濃度を調製する前に予め製
造するポリ(α−オキシ酸)の還元粘度は、0.1dl/
g以上が好ましく、更に好ましくは0.3dl/g以上で
ある。0.1dl/g以下であるとカルボキシル基濃度を
調製する際に多量の末端停止剤、或いは鎖延長剤等が必
要となるので好ましくない。またこのポリ(α−オキシ
酸)を脱水重縮合によって製造する際Sn、Ti、S
b、Ge、Zn化合物等の金属化合物やイオン交換樹脂
等を単独、もしくは混合物で触媒として適当量用いても
問題はないし、窒素、アルゴン等の不活性ガス気流下、
或いは減圧下で反応を行っても良い。前記ポリ(α−オ
キシ酸)のカルボキシル基濃度の末端停止剤、或いは鎖
延長剤としては、第一級アルコ−ル類、オキシアルキレ
ングリコ−ル類、エポキシド類、ジアルキルカ−ボネ−
ト類、カルボジイミド類、カルボキシ基と反応しうる金
属化合物類等を用いることができるがこれらに限定され
るものではない。具体的にはn−ブチルアルコ−ル、イ
ソブチルアルコ−ル、1−ペンタノ−ル、3−メチル−
1−ブタノ−ル、2−メチル−1−ブタノ−ル、2,2
−ジメチル−1−ブタノ−ル、1−ヘキサノ−ル、1−
ヘプタノ−ル、1−オクタノ−ル、n−ノニルアルコ−
ル、n−デシルアルコ−ル、1−ドデカノ−ル、エチレ
ングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ブチレングリコ
−ル、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ
−ル、ジメチルカ−ボネ−ト、ジエチルカ−ボネ−ト、
ジフェニルカ−ボネ−ト、フェニルグリシジルエ−テ
ル、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウ
ム、水酸化アルミニウム等を用いることができる。また
これらを予め製造したポリ(α−オキシ酸)に添加する
場合、そのままの状態(液体、固体)でも良いし、適当
な溶媒に溶解しても差し支えない。但し溶媒を用いた場
合は、反応中もしくは反応後に容易に除去できるものが
好ましい。
【0007】本発明においてそれぞれの添加量は予め製
造したポリ(α−オキシ酸)の重合度によっても左右さ
れるが、ポリ(α−オキシ酸)の末端カルボキシル基の
0.5〜2.5当量が好ましく、更に好ましくは1.0
〜1.5当量である。0.5当量以下であると、カルボ
キシル基濃度を低下させる効果が少なく、一方2.5当
量以上では未反応のカルボキシル基濃度調製剤が多量に
環状二量体(ラクチド類)中に混入し、開環重合の妨げ
となるので好ましくない。また反応は不活性ガス気流下
で行っても、減圧下で行っても良く、その際新たに触媒
を添加してもかまわない。
【0008】このようにして合成したカルボキシル基濃
度の低いポリ(α−オキシ酸)を加熱解重合することに
よって、オリゴマ−等の不純物の少ない環状二量体を合
成することができ、これを開環重合することによって、
再結晶等の精製をすることなしに高分子量の脂肪族ポリ
エステルを合成することができる。また、これらのポリ
マ−は充分に高分子量であるが、固相重合等によって更
に高分子量化を行ったり、エポキシ化合物やアセチル化
剤によってポリマ−末端の変性を行っても一向に差し支
えない。更に、先に述べたように溶融、溶液成形が可能
であるため、他のポリマ−や無機物と混合して用いるこ
とも可能である。混合可能なポリマ−としては、ポリエ
ステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエ−テル、ポ
リアルキレングリコ−ル等が、無機物としては、タル
ク、モレキュラ−シ−ブス、炭酸カルシウム、塩化カル
シウム等が挙げられる。これら有機、無機化合物を適当
量混合することにより、機械特性、分解特性を種々変化
させることが可能である。
【0009】
【作用】前記かかる構成よりなる本発明方法を採用する
ことにより、高分子量の脂肪族ポリエステルが得られる
理由としては、環状二量体を得る際の前駆体ポリマーの
カルボキシル基濃度を、従来より低くすることにより、
環状二量化反応以外の反応を抑えることができ、その結
果該前駆体ポリマ−を加熱解重合して得られる環状二量
体(ラクチド類)中の不純物を著しく減少させ、該環状
二量体を開環重合することによって、再結晶等の精製を
することなしに高分子量の脂肪族ポリエステルが得られ
るものと思われる。
【0010】
【実施例】本発明を以下の実施例を用いて、更に具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお実施例における特性値は以下の方法によって測
定した。 還元粘度(ηsp/c):ポリマ−0.125gをトリクロ
ロフェノ−ル/フェノ−ル(7/10重量比)混合溶媒
に溶解し、30℃で測定した。 カルボキシル基濃度(AV):ポリマ−0.1gをベン
ジルアルコ−ル/クロロホルム(1/1体積比)に溶解
した溶液を0.1NNaOHベンジルアルコ−ル/メタ
ノ−ル(9/1体積比)溶液で滴定することによって測
定した。 水分量:サンプル0.5gをクロロホロムに溶解し、平
沼産業(株)製デジタル微量水分測定装置AQ−3Cを
用いて測定した。
【0011】参考例1.L−乳酸85%水溶液117.
6g、三酸化アンチモン0.16gを攪拌装置、窒素導
入管を備えた4つ口フラスコに投入し、3回窒素置換を
行った。窒素気流下で1時間かけて200℃に昇温する
ことにより脱水濃縮を行い、引き続き12時間攪拌反応
を行ってポリマ−を得た。得られたポリマ−はηsp/c=
0.20、AV=450当量/106 gであった。
【0012】実施例1 参考例1によって得られたポリマ−30gに1−ドデカ
ノ−ル3.77g(1.5当量)を添加し、200℃で
20分間反応させた後、30分間かけて20mmHgま
で減圧し、引き続き1時間反応を行いポリマ−を得た。
得られたポリマ−はηsp/c=0.21、AV=52当量
/106 gであった。このポリマ−を210℃、0.0
5mmHgで1.5時間熱分解させ、環状二量体を得
た。得られた環状二量体を濾過し、トルエンで2回洗浄
した後乾燥させ、環状二量体の白色結晶を得た。得られ
た環状二量体はAV=50当量/106 g、含水分量は
150ppmであった。
【0013】比較例1 参考例1によって得られたポリマ−25gを210℃、
0.05mmHgで3時間熱分解させ、環状二量体を得
た。得られた環状二量体を濾過し、トルエンで2回洗浄
した後乾燥させ、環状二量体の白色結晶を得た。得られ
た環状二量体はAV=300当量/106 g、含水分量
=650ppmであった。
【0014】実施例2 実施例1によって得られた環状二量体10gおよびオク
タン酸第一スズ3mgを攪拌装置、窒素導入管を備えた
3つ口フラスコに投入し、3回窒素置換を行った。窒素
気流下で1時間かけて200℃に昇温し、引き続き1時
間攪拌反応を行い、ポリマ−を得た。得られたポリマ−
はηsp/c=2.07であった。
【0015】比較例2 比較例1によって得られた環状二量体10gおよびオク
タン酸第一スズ3mgを攪拌装置、窒素導入管を備えた
3つ口フラスコに投入し、実施例2と同様の方法で反応
を行い、ポリマ−を得た。得られたポリマ−はηsp/c=
0.22であった。
【0016】参考例2 DL−乳酸(85〜92%)水溶液222.2g、オク
タン酸第一スズ0.33gを攪拌装置、窒素導入管を備
えた4つ口フラスコに投入し、3回窒素置換を行った。
窒素気流下で1時間かけて200℃に昇温することによ
り脱水濃縮を行い、引き続き15時間攪拌反応を行い、
ポリマ−を得た。得られたポリマ−はηsp/c=0.2
5、AV=403当量/106 gであった。
【0017】実施例3 参考例2によって得られたポリマ−30gにフェニルグ
リシジルエ−テル2.18g(1.2当量)とトリフェ
ニルホスフィン1mgを添加し、200℃で20分間反
応させた後、40分間かけて15mmHgまで減圧し、
引き続き1時間反応を行い、ポリマ−を得た。得られた
ポリマ−はηsp/c=0.25、AV=70当量/106
gであった。このポリマ−を210℃、0.05mmH
gで2時間熱分解させ、環状二量体を得た。得られた環
状二量体を濾過し、トルエンで2回洗浄した後乾燥さ
せ、環状二量体の白色結晶を得た。得られた環状二量体
はAV=55当量/106 g、含水分量=200ppm
であった。
【0018】比較例3 参考例2によって得られたポリマ−25gを210℃、
0.05mmHgで3時間熱分解させ、環状二量体を得
た。得られた環状二量体を濾過し、トルエンで2回洗浄
した後乾燥させ、環状二量体の白色結晶を得た。得られ
た環状二量体はAV=290当量/106 g、含水分量
=620ppmであった。
【0019】実施例4 実施例3によって得られた環状二量体10gおよびオク
タン酸第一スズ3mgを攪拌装置、窒素導入管を備えた
3つ口フラスコに投入し、3回窒素置換を行った。窒素
気流下で1時間かけて200℃に昇温し、引き続き1時
間攪拌反応を行い、ポリマ−を得た。得られたポリマ−
はηsp/c=1.87であった。
【0020】比較例4 比較例3によって得られた環状二量体10gおよびオク
タン酸第一スズ3mgを攪拌装置、窒素導入管を備えた
3つ口フラスコに投入した以外は全て実施例2と同様の
方法で反応を行い、ポリマ−を得た。得られたポリマ−
はηsp/c=0.25であった。
【0021】実施例5 グリコ−ル酸(結晶)50g、酢酸第一スズ0.05g
を攪拌装置、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに投入
し、3回窒素置換を行った。窒素気流下で1時間かけて
180℃に昇温することにより脱水濃縮を行い、引き続
き2時間攪拌反応を行い、さらに1時間かけて230℃
まで昇温し、14時間攪拌反応を行ってポリマ−を得
た。得られたポリマ−はηsp/c=0.22、AV=55
0当量/106 gであった。得られたポリマ−30gに
ジシクロヘキシルカルボジイミド3.74g(1.1当
量)を添加し、230℃で20分間反応させた後、30
分間かけて20mmHgまで減圧し、引き続き1時間攪
拌反応を行いポリマ−を得た。得られたポリマ−はηsp
/c=0.24、AV=90当量/106 gであった。前
記ポリマ−25gを230℃、0.05mmHgで2時
間熱分解させ、環状二量体(グリコリド)を得た。得ら
れた環状二量体を濾過し、トルエンで2回洗浄した後乾
燥させ、環状二量体の白色結晶を得た。得られた環状二
量体はAV=92当量/106 g、含水分量=220p
pmであった。得られた環状二量体10gをオクタン酸
第一スズ3mgと共に攪拌装置、窒素導入管を備えた3
口フラスコに投入し、実施例2と同様の方法で反応を行
ってポリマ−を得た。得られたポリマ−はηsp/c=1.
70であった。
【0022】
【発明の効果】以上かかる構成よりなる本発明方法を採
用することにより、効率よく高分子量の脂肪族ポリエス
テルを得ることが可能となった。またこのようにして得
られた脂肪族ポリエステルは、溶融或いは溶液状態か
ら、繊維、フィルム、その他の成形品に成形加工するこ
とが可能であり、特に生分解性材料として有用であると
考えられる。具体的な用途としては、繊維では釣り糸、
魚網、不織布等、フィルムでは、包装用フィルム、農業
用マルチフィルム、ショッピングバック、種々のテ−プ
類、肥料袋、分離膜等が挙げられ、成形品では飲料や化
粧品類のボトル、使い捨てのカップ、トレイ等の容器
類、農業用の植木鉢や育苗庄、掘り出し不要のパイプや
仮止め材料等の建材が考えられる。また医療用途とし
て、縫合糸、人工骨、人工皮膚及びマイクロカプセル等
DDS分野が考えられ、広範囲な用途が期待できるの
で、産業界、また環境保護にも寄与すること大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式−O−R1 CR2 −CO−(但し
    1 およびR2 はHまたは炭素数1〜5のアルキル基を
    示す)を主たる繰り返し単位する脂肪族ポリエステルを
    製造する方法において、還元粘度0.1dl/g以上で、
    且つカルボキシル基濃度が200当量/106 g以下の
    ポリ(α−オキシ酸)の前駆体ポリマ−を製造した後、
    該前駆体ポリマ−を加熱解重合して得られる環状二量体
    (ラクチド類)を開環重合することを特徴とする脂肪族
    ポリエステルの製造方法。
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