JP4075089B2 - ラクチドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乳酸プレポリマーを解重合して乳酸の環状二量体であるラクチドを製造する方法に関し、より詳しくは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得ることのできるラクチド製造方法に関する。
【０００２】
ラクチドは、生分解性ポリマーであるポリ乳酸の製造原料として特に有用なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、ラクチドの製造方法としては、乳酸を例えば減圧下、加熱することにより脱水縮合させ、比較的低分子量の乳酸プレポリマーを合成し、次いでこの乳酸プレポリマーを触媒存在下、減圧下で加熱して解重合することによってラクチドを生成させ、これを蒸気として反応系外に取り出す、いわゆる反応蒸留法が知られている。
【０００４】
この方法では、乳酸プレポリマー合成の際に、プレポリマー中に未反応の乳酸や乳酸鎖状二量体、乳酸鎖状三量体、乳酸鎖状四量体などの低分子オリゴマーが含まれる。そのため、解重合工程において、これらの乳酸低分子成分がラクチドに転化されることなく、ラクチドと共に蒸気として反応系外に取り出され、ラクチド留分中のラクチド含有率が低下する。
【０００５】
例えば、特開昭６３−１０１３７８号公報記載のラクチド製造法によれば、得られるラクチドの純度は概して低く、精製操作が必要であった。
【０００６】
また、特表平７−５０００９１号公報記載の方法によれば、得られる蒸留物中のラクチド含有率は、５６〜８４％程度と低く、また、全ラクチド中における目的とするＬＬ−ラクチド含量も９０〜９２％程度であり、光学純度もやや低い、という問題があった。
【０００７】
ラクチド含有率を高めるために、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くして、乳酸の低分子成分を低減させることが考えられる。確かにこの方法は、ラクチド含有率の向上には有効であるが、反応時間を長くすることで反応物が長時間高温に晒されることになり、得られるラクチドの光学純度が低下するという問題が生じる。すなわち、例えばＬ−乳酸を原料としてＬ−乳酸プレポリマーを合成する場合、合成工程中の長時間の加熱によりラセミ化が起こり、乳酸プレポリマー鎖中にはＤ−乳酸構成単位も含まれる。その結果、プレポリマー解重合工程において、目的とするＬＬ−ラクチド以外に、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の環状二量体であるメソ−ラクチドやＤ−乳酸の環状二量体であるＤＤ−ラクチドが生成してしまい、ラクチドの光学純度が低下する。また、Ｄ−乳酸を原料としてＤ−乳酸プレポリマーを合成する場合には、目的とするＤＤ−ラクチド以外に、メソ−ラクチドやＬＬ−ラクチドが生成してしまう。このように、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くすると、得られるラクチドの光学純度が低下してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得ることのできるラクチド製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、乳酸の脱水縮合により得られた乳酸プレポリマーをそのまま解重合するのではなく、乳酸プレポリマー中に含まれる低分子成分を留去しておくことによって、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を、経済的に効率良く製造し得ることを見出だし、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のラクチドの製造方法は、乳酸プレポリマーを解重合してラクチドを製造する方法であって、第１工程において、触媒非存在下、原料の乳酸プレポリマー中に含まれる低分子成分の少なくとも一部を、フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて５Ｔｏｒｒ以下の圧力、１５０〜３００℃の温度で蒸発させて留去し、第２工程において、この低分子成分の少なくとも一部が除去された乳酸プレポリマーを、解重合触媒存在下、解重合温度に加熱すると共に前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力に減圧して、ラクチドを気化させて捕集することを特徴とする。
【００１１】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明における原料としての乳酸プレポリマーは、乳酸モノマーを脱水縮合することによって得られる、重量平均分子量５００〜１００００、好ましくは５００〜５０００の重合体である。脱水縮合は、例えば、乳酸モノマーを減圧（一般に５〜２０Ｔｏｒｒ程度）下で加熱（一般に１２０〜１７０℃）して行うことができる。また、乳酸プレポリマーは、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、これらの混合物のいずれの乳酸モノマーから得られたものであっても良い。
【００１２】
この乳酸プレポリマーには通常、低分子成分として、４〜７重量％程度の未反応乳酸； プレポリマー合成中に生成する０．１〜０．５重量％程度のラクチド、５〜１５重量％程度の乳酸鎖状二量体、５〜１０重量％程度の乳酸鎖状三量体、５〜１０重量％程度の乳酸鎖状四量体等の乳酸の低分子オリゴマー； 及び０．１〜０．５重量％程度の水が含まれている。
【００１３】
本発明においては、第１工程において、原料の乳酸プレポリマー中に含まれる上記低分子成分の少なくとも一部を触媒非存在下で留去する。低分子成分の留去は、公知のフラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて行う。フラッシュ蒸発器は、混合液を加熱し一部を蒸発させ、蒸気と残液とを十分に接触させて、両相の組成が平衡に達した時に気液を分離する方式のものであり、その形状は特に限定されるものではない。また、薄膜型蒸発器は、混合液を加熱面に沿って流下させ、薄膜状として一部を蒸発させる方式のものであり、その形状は特に限定されるものではない。
【００１４】
本発明においては、フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の温度は、１５０〜３００℃とする。１８０〜２５０℃が好ましい。１５０℃よりも低温では、低分子成分の留出に時間がかかる。一方、３００℃よりも高温では、ラセミ化反応が促進され、ラクチドの光学純度の低下を招く。
【００１５】
フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の圧力は、５Ｔｏｒｒ以下とする。３Ｔｏｒｒ以下が好ましい。圧力の下限値は、真空ポンプの性能にもよるが、０．１Ｔｏｒｒ程度である。５Ｔｏｒｒを超える圧力では、上記の温度範囲において、低分子成分の留出速度が遅く、滞留時間が長くなるため、ラセミ化反応が促進され、ラクチドの光学純度の低下を招く。フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の滞留時間は、通常、３０秒以下が好ましい。
【００１６】
このような操作条件によって、蒸発させられた低分子成分を、蒸発器に取り付けられた凝縮器により凝縮させる。そして、低分子成分が取り除かれた乳酸プレポリマーを蒸発器の受器に受け、次の解重合工程に供する。
【００１７】
低分子成分の凝縮は、好ましくは２段階で行うことができる。すなわち、蒸発器外部に凝縮器２基を直列に配置しておき、第１凝縮器で、蒸発させられた低分子成分のうち、乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーを、前記蒸発器内圧力における乳酸の凝縮点以下且つ水の凝縮点を超える温度で凝縮させる。この温度は、蒸発器内圧力が例えば３Ｔｏｒｒの場合、４０〜６０℃程度とすれば良い。次いで第２凝縮器で、蒸発させられた水を、前記蒸発器内圧力における水の凝縮点以下の温度で凝縮させる。この温度は、蒸発器内圧力が例えば３Ｔｏｒｒの場合、−２０〜０℃程度とすれば良い。
【００１８】
このように分別凝縮を行なった場合、凝縮捕集された乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーを、乳酸プレポリマーの合成原料として再利用することが可能となる。
【００１９】
この第１工程において、乳酸プレポリマーの低分子成分含量を、乳酸：５重量％程度、乳酸鎖状二量体：３重量％程度、乳酸鎖状三量体：３重量％程度、乳酸鎖状四量体：３重量％程度にまで減量させておくことが好ましい。
【００２０】
第１工程の原料として光学活性なＬ−又はＤ−乳酸から合成されたＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、ラセミ化を起こすことなく、Ｌ−又はＤ−乳酸プレポリマーを回収することができる。
【００２１】
続いて第２工程において、第１工程で低分子成分の少なくとも一部が除去された乳酸プレポリマーを、解重合触媒存在下、解重合温度に加熱すると共に前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力に減圧して、ラクチドを気化させて捕集する。
【００２２】
この解重合反応に用いる触媒は、乳酸の重合用触媒であって、特に限定されるものではないが、通常、周期律表ＩＡ族、 IIIＡ族、IVＡ族、IIＢ族、IVＢ族およびＶＡ族からなる群から選ばれる金属または金属化合物からなる触媒である。
【００２３】
ＩＡ族に属するものとしては、例えば、ア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）等を挙げることができる。
【００２４】
IIIＡ族に属するものとしては、例えば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等を挙げることができる。
【００２５】
IVＡ族に属するものとしては、例えば、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−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ等）の他、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ等を挙げることができる。
【００２６】
IIＢ族に属するものとしては、例えば、亜鉛末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物等を挙げることができる。
【００２７】
IVＢ族に属するものとしては、例えば、テ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を挙げることができる。
【００２８】
ＶＡ族に属するものとしては、例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物、酸化ビスマス(III) 等のビスマス系化合物等を挙げることができる。
【００２９】
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好ましく、オクチル酸スズが特に好ましい。
【００３０】
これら触媒の使用量は、原料の乳酸プレポリマーに対して０．０１〜２０重量％、好ましくは０．０５〜１５重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％程度である。
【００３１】
解重合反応は、通常の縦型反応槽を用いて行なっても良いし、分子蒸留装置を用いて行なっても良い。分子蒸留装置としては、ポットスチル型、流下膜型、遠心型等が挙げられるが、連続式で広く工業的に用いられているのは、流下膜型、遠心型装置である。遠心型分子蒸留装置は、遠心力を利用して加熱面上に蒸発物質の膜を広げる方式のものであり、流下膜型分子蒸留装置は、蒸発物質を加熱面に沿って流下させ、薄膜状とする方式のものである。
【００３２】
解重合温度は、１６０〜３００℃、好ましくは１８０〜２６０℃、より好ましくは１９０〜２５０℃に設定する。この温度が１６０℃未満であると、ラクチドの留出が難しくなり、かなりの高真空度を要する。一方、温度が３００℃を超えると、ラセミ化、着色の原因となりやすい。
【００３３】
解重合装置内の圧力は、上記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力であり、通常１〜５０Ｔｏｒｒ程度である。より低圧とした方が加熱温度を低くすることができるので好ましく、従って好ましくは１〜２０Ｔｏｒｒ、より好ましくは１〜１０Ｔｏｒｒ、さらに好ましくは１〜５Ｔｏｒｒである。
【００３４】
また、解重合装置における滞留時間は、ラセミ化を防ぐ観点から、できるだけ短い方が好ましく、通常は、１時間以下とする。分子蒸留装置を用いると、この時間を１０分以下、好ましくは３分以下、より好ましくは１分以下にできるので好ましい。
【００３５】
このような操作条件によって、生成したラクチドを蒸気として解重合反応系外に取り出し捕集することができる。ラクチドの捕集は、解重合装置に取り付けられた凝縮器により容易に行うことができる。
【００３６】
本発明によれば、乳酸等の低分子成分が留去された乳酸プレポリマーを解重合するので、乳酸単量体や鎖状二量体等の混入が非常に少なく、高ラクチド含有率（例えば、ラクチド留分中のラクチド含有率：８５〜９５％）のラクチド留分を得ることができる。また、本方法によれば、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くする必要がないので、ラセミ化を抑えることができ、原料として光学活性なＬ−又はＤ−乳酸から合成されたＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、高い光学純度のＬＬ−又はＤＤ−ラクチド（例えば、光学純度：９０〜９８％ｅｅのＬＬ−ラクチド）を得ることができる。
【００３７】
本発明の方法で製造されたラクチドは高純度のものであるが、必要によりさらに精製した後、ポリ乳酸への重合反応に利用することもできる。精製は、例えば、特開平６−２５６３４０号公報「ラクチドの溶融結晶化精製」、特開平７−１１８２５９号公報「ラクチドの精製法及び重合法」等に記載の方法に従って行うことができる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例における各種分析は次のように行なった。
【００３９】
＜乳酸プレポリマーの重量平均分子量＞
ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、ポリスチレン標準サンプルとの比較で求めた。
カラム：スチレン−ジビニルベンゼン共重合体充填ＧＰＣカラム
検出波長：ＲＩ
【００４０】
＜乳酸プレポリマー及びラクチドの光学純度＞
ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により求めた。
カラム：シリカゲル充填ＤＬアミノ酸分離用カラム
検出波長：ＵＶ ２１０ｎｍ
【００４１】
＜乳酸由来の低分子成分の含量＞
ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により求めた。
カラム：合成ポリマー系逆相分配型ゲル充填カラム
検出波長：ＵＶ ２１０ｎｍ
【００４２】
＜水の含量＞
カール・フィッシャー水分率計（容量法）により求めた。
【００４３】
［実施例１］
（第１工程）
第１工程で用いた装置の概略構成を、図１を参照して説明する：
図１において、フラッシュ蒸発器(2) は、原料の乳酸プレポリマー滴下用のプレポリマータンク(1) 、攪拌翼、温度計(3) 及び圧力計(4) を備えた容量２Ｌのガラス製セパラブルフラスコであり、マントルヒータで加熱され、真空ポンプ(5) で減圧されるようにされている。また、蒸発器(2) の外部に第１凝縮器(7) 及び第２凝縮器(8) が配設され、蒸発器(2) の底部に受器(6) としてガラス製セパラブルフラスコが接続されている。
【００４４】
本実施例では、原料の乳酸プレポリマーとして、重量平均分子量１７００、光学純度９８．５％ｅｅ、表１に示す各低分子成分含量のＬ−乳酸プレポリマーを用いた。
【００４５】
原料の乳酸プレポリマー２６１．８ｇを予め２００℃に加温融解しておき、プレポリマータンク(1) から平均８．４ｇ／ｍｉｎの速度でフラッシュ蒸発器(2) に供給した。蒸発器(2) 内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度２００℃に保ち、第１凝縮器(7) の温度を９０℃、第２凝縮器(8) の温度を−３０℃に設定した。蒸発器(2) において、蒸発成分と液成分とに気液分離し、蒸発成分のうち、乳酸及び乳酸の低分子オリゴマーを第１凝縮器(7) で凝縮させ、蒸発水を第２凝縮器(8) で凝縮させ、一方、液成分を受器(6) に回収した。
【００４６】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、３１ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は１３．４ｇであり、回収液成分総量は２４５．０ｇであった。
【００４７】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１から、この第１工程において、光学純度をほとんど低下させることなく、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。特に、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体、乳酸鎖状三量体の含量が低減された。これらの低減分は、留出物として得られている。
【００５０】
（第２工程）
次に、この回収乳酸プレポリマーの解重合を行なった。回収乳酸プレポリマー２００ｇを容量５００ｍＬのガラス製セパラブルフラスコに仕込み、触媒としてオクチル酸スズ１ｇを加え、常圧、１６０℃で１時間攪拌した。その後、５Ｔｏｒｒ、２００℃の条件下で、ラクチドを留出させ、凝縮器で捕集した。留出時間を２時間とし、１８０．９ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表２に示す。
【００５１】
［比較例１］
実施例１と同じ原料Ｌ−乳酸プレポリマー２００ｇを用い、第１工程を行なわずに、直接第２工程を行なった。第２工程の操作は、実施例１の第２工程と全く同様に行ない、１７８．４ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２から、実施例１では比較例１に比べ、ラクチド留分の収量が多く、光学純度の低下を招くことなく、目的とするＬＬ−ラクチドの含量が約８％も高い。そして、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の含量が非常に少ない。
【００５４】
以上より、解重合に先立って、フラッシュ蒸発によって原料乳酸プレポリマーから乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の低分子成分を除去しておくことは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得るために、非常に有効であることが明らかである。
【００５５】
［実施例２］
（第１工程）
第１工程で用いた装置の概略構成を、図２を参照して説明する：
図２において、薄膜蒸発器(12)（２−０３型ＷＩＰＲＥＮＥ、神鋼パンテック社製）は、原料の乳酸プレポリマー滴下用のプレポリマータンク(11)、熱電対(13)及び圧力計(14)を備え、真空ポンプ(15)で減圧されるようにされている。また、蒸発器(12)の外部に第１凝縮器(17)及び第２凝縮器(18)が配設され、蒸発器(12)の底部に受器(16)としてガラス製セパラブルフラスコが接続されている。蒸発器(12)内の加熱域はマントルヒータで加熱されるものであり、また、ジャケットとローターとの間隔を５ｍｍに設定して、プレポリマーを薄膜化することにより、伝熱効率を高めるようにした。
【００５６】
本実施例では、原料の乳酸プレポリマーとして、重量平均分子量１８００、光学純度９８．６％ｅｅ、表３（及び表４）に示す各低分子成分含量のＬ−乳酸プレポリマーを用いた。第１工程については、以下に示す操作条件Ａと操作条件Ｂの２通りの操作を行なった。
【００５７】
（操作条件Ａの第１工程）
原料の乳酸プレポリマー３２３ｇを予め１６０℃に加温融解しておき、プレポリマータンク(11)から１４．７ｇ／ｍｉｎの速度で、薄膜蒸発器(12)内の液重量を一定に保つように供給した。蒸発器(12)内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度１６０℃に保ち、第１凝縮器(17)の温度を１００℃、第２凝縮器(18)の温度を０℃に設定した。蒸発成分のうち、乳酸及び乳酸の低分子オリゴマーを第１凝縮器(17)で凝縮させ、蒸発水を第２凝縮器(18)で凝縮させ、一方、液成分を受器(16)に回収した。
【００５８】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、２２ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は２２．３ｇであり、回収液成分総量は２６８ｇであった。
【００５９】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３から、この操作条件Ａの第１工程において、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。特に、乳酸単量体の含量が低減された。
【００６２】
（操作条件Ｂの第１工程）
薄膜蒸発器(12)内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度２００℃とした以外は、上記操作条件Ａの場合と全く同様に操作を行なった。
【００６３】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、１０ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は４．８ｇであり、回収液成分総量は２３３ｇであった。
【００６４】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表４に示す。
【００６５】
【表４】
【００６６】
表４から、この操作条件Ｂの第１工程において、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。操作条件Ａに比して特に、乳酸二量体、乳酸三量体の含量がより低減され、より好適な操作条件であった。従って、次の第２工程では、この操作条件Ｂで得られた回収乳酸プレポリマーを用いた。
【００６７】
（第２工程）
次に、実施例１と同様にして、操作条件Ｂの回収乳酸プレポリマーの解重合を行なった。回収乳酸プレポリマー５０ｇを容量５００ｍＬのガラス製セパラブルフラスコに仕込み、触媒としてオクチル酸スズ０．２５ｇを加え、常圧、１６０℃で１時間攪拌した。その後、５Ｔｏｒｒ、２００℃の条件下で、ラクチドを留出させ、凝縮器で捕集した。留出時間を２時間とし、４３．４ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表５に示す。
【００６８】
［比較例２］
実施例２と同じ原料Ｌ−乳酸プレポリマー５０ｇを用い、第１工程を行なわずに、直接第２工程を行なった。第２工程の操作は、実施例２の第２工程と全く同様に行ない、４２．９ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表５に示す。
【００６９】
【表５】
【００７０】
表５から、実施例２では比較例２に比べ、ラクチド留分の収量が多く、光学純度の低下を招くことなく、目的とするＬＬ−ラクチドの含量が約８％も高い。そして、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の含量が非常に少ない。
【００７１】
以上より、解重合に先立って、薄膜蒸発によって原料乳酸プレポリマーから乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の低分子成分を除去しておくことは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得るために、非常に有効であることが明らかである。
【００７２】
【発明の効果】
本発明のラクチド製造方法によれば、上述のように、第１工程において、原料乳酸プレポリマー中に含まれる乳酸等の低分子成分をフラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて５Ｔｏｒｒ以下の圧力、１５０〜３００℃の温度で蒸発させて留去しておき、第２工程において、この低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーを解重合するので、乳酸単量体や鎖状二量体等の乳酸低分子成分の混入が非常に少なく、高ラクチド含有率のラクチド留分を製造することができる。また、本方法によれば、ラセミ化を抑えることができ、原料としてＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、高い光学純度のＬＬ−又はＤＤ−ラクチドを製造することができる。
【００７３】
また、本発明のラクチド製造方法は、ラクチド含有率を高めるために、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くする必要もないので、全体としての工程時間の短縮という観点からも、非常に有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の第１工程で用いる装置例の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の方法の第１工程で用いる装置例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
(1)(11) …プレポリマータンク
(2) …フラッシュ蒸発器
(12)…薄膜蒸発器
(3) …温度計
(13)…熱電対
(4)(14) …圧力計
(5)(15) …真空ポンプ
(6)(16) …受器
(7)(17) …第１凝縮器
(8)(18) …第２凝縮器
【発明の属する技術分野】
本発明は、乳酸プレポリマーを解重合して乳酸の環状二量体であるラクチドを製造する方法に関し、より詳しくは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得ることのできるラクチド製造方法に関する。
【０００２】
ラクチドは、生分解性ポリマーであるポリ乳酸の製造原料として特に有用なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、ラクチドの製造方法としては、乳酸を例えば減圧下、加熱することにより脱水縮合させ、比較的低分子量の乳酸プレポリマーを合成し、次いでこの乳酸プレポリマーを触媒存在下、減圧下で加熱して解重合することによってラクチドを生成させ、これを蒸気として反応系外に取り出す、いわゆる反応蒸留法が知られている。
【０００４】
この方法では、乳酸プレポリマー合成の際に、プレポリマー中に未反応の乳酸や乳酸鎖状二量体、乳酸鎖状三量体、乳酸鎖状四量体などの低分子オリゴマーが含まれる。そのため、解重合工程において、これらの乳酸低分子成分がラクチドに転化されることなく、ラクチドと共に蒸気として反応系外に取り出され、ラクチド留分中のラクチド含有率が低下する。
【０００５】
例えば、特開昭６３−１０１３７８号公報記載のラクチド製造法によれば、得られるラクチドの純度は概して低く、精製操作が必要であった。
【０００６】
また、特表平７−５０００９１号公報記載の方法によれば、得られる蒸留物中のラクチド含有率は、５６〜８４％程度と低く、また、全ラクチド中における目的とするＬＬ−ラクチド含量も９０〜９２％程度であり、光学純度もやや低い、という問題があった。
【０００７】
ラクチド含有率を高めるために、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くして、乳酸の低分子成分を低減させることが考えられる。確かにこの方法は、ラクチド含有率の向上には有効であるが、反応時間を長くすることで反応物が長時間高温に晒されることになり、得られるラクチドの光学純度が低下するという問題が生じる。すなわち、例えばＬ−乳酸を原料としてＬ−乳酸プレポリマーを合成する場合、合成工程中の長時間の加熱によりラセミ化が起こり、乳酸プレポリマー鎖中にはＤ−乳酸構成単位も含まれる。その結果、プレポリマー解重合工程において、目的とするＬＬ−ラクチド以外に、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の環状二量体であるメソ−ラクチドやＤ−乳酸の環状二量体であるＤＤ−ラクチドが生成してしまい、ラクチドの光学純度が低下する。また、Ｄ−乳酸を原料としてＤ−乳酸プレポリマーを合成する場合には、目的とするＤＤ−ラクチド以外に、メソ−ラクチドやＬＬ−ラクチドが生成してしまう。このように、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くすると、得られるラクチドの光学純度が低下してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得ることのできるラクチド製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、乳酸の脱水縮合により得られた乳酸プレポリマーをそのまま解重合するのではなく、乳酸プレポリマー中に含まれる低分子成分を留去しておくことによって、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を、経済的に効率良く製造し得ることを見出だし、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のラクチドの製造方法は、乳酸プレポリマーを解重合してラクチドを製造する方法であって、第１工程において、触媒非存在下、原料の乳酸プレポリマー中に含まれる低分子成分の少なくとも一部を、フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて５Ｔｏｒｒ以下の圧力、１５０〜３００℃の温度で蒸発させて留去し、第２工程において、この低分子成分の少なくとも一部が除去された乳酸プレポリマーを、解重合触媒存在下、解重合温度に加熱すると共に前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力に減圧して、ラクチドを気化させて捕集することを特徴とする。
【００１１】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明における原料としての乳酸プレポリマーは、乳酸モノマーを脱水縮合することによって得られる、重量平均分子量５００〜１００００、好ましくは５００〜５０００の重合体である。脱水縮合は、例えば、乳酸モノマーを減圧（一般に５〜２０Ｔｏｒｒ程度）下で加熱（一般に１２０〜１７０℃）して行うことができる。また、乳酸プレポリマーは、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、これらの混合物のいずれの乳酸モノマーから得られたものであっても良い。
【００１２】
この乳酸プレポリマーには通常、低分子成分として、４〜７重量％程度の未反応乳酸； プレポリマー合成中に生成する０．１〜０．５重量％程度のラクチド、５〜１５重量％程度の乳酸鎖状二量体、５〜１０重量％程度の乳酸鎖状三量体、５〜１０重量％程度の乳酸鎖状四量体等の乳酸の低分子オリゴマー； 及び０．１〜０．５重量％程度の水が含まれている。
【００１３】
本発明においては、第１工程において、原料の乳酸プレポリマー中に含まれる上記低分子成分の少なくとも一部を触媒非存在下で留去する。低分子成分の留去は、公知のフラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて行う。フラッシュ蒸発器は、混合液を加熱し一部を蒸発させ、蒸気と残液とを十分に接触させて、両相の組成が平衡に達した時に気液を分離する方式のものであり、その形状は特に限定されるものではない。また、薄膜型蒸発器は、混合液を加熱面に沿って流下させ、薄膜状として一部を蒸発させる方式のものであり、その形状は特に限定されるものではない。
【００１４】
本発明においては、フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の温度は、１５０〜３００℃とする。１８０〜２５０℃が好ましい。１５０℃よりも低温では、低分子成分の留出に時間がかかる。一方、３００℃よりも高温では、ラセミ化反応が促進され、ラクチドの光学純度の低下を招く。
【００１５】
フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の圧力は、５Ｔｏｒｒ以下とする。３Ｔｏｒｒ以下が好ましい。圧力の下限値は、真空ポンプの性能にもよるが、０．１Ｔｏｒｒ程度である。５Ｔｏｒｒを超える圧力では、上記の温度範囲において、低分子成分の留出速度が遅く、滞留時間が長くなるため、ラセミ化反応が促進され、ラクチドの光学純度の低下を招く。フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器内の滞留時間は、通常、３０秒以下が好ましい。
【００１６】
このような操作条件によって、蒸発させられた低分子成分を、蒸発器に取り付けられた凝縮器により凝縮させる。そして、低分子成分が取り除かれた乳酸プレポリマーを蒸発器の受器に受け、次の解重合工程に供する。
【００１７】
低分子成分の凝縮は、好ましくは２段階で行うことができる。すなわち、蒸発器外部に凝縮器２基を直列に配置しておき、第１凝縮器で、蒸発させられた低分子成分のうち、乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーを、前記蒸発器内圧力における乳酸の凝縮点以下且つ水の凝縮点を超える温度で凝縮させる。この温度は、蒸発器内圧力が例えば３Ｔｏｒｒの場合、４０〜６０℃程度とすれば良い。次いで第２凝縮器で、蒸発させられた水を、前記蒸発器内圧力における水の凝縮点以下の温度で凝縮させる。この温度は、蒸発器内圧力が例えば３Ｔｏｒｒの場合、−２０〜０℃程度とすれば良い。
【００１８】
このように分別凝縮を行なった場合、凝縮捕集された乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーを、乳酸プレポリマーの合成原料として再利用することが可能となる。
【００１９】
この第１工程において、乳酸プレポリマーの低分子成分含量を、乳酸：５重量％程度、乳酸鎖状二量体：３重量％程度、乳酸鎖状三量体：３重量％程度、乳酸鎖状四量体：３重量％程度にまで減量させておくことが好ましい。
【００２０】
第１工程の原料として光学活性なＬ−又はＤ−乳酸から合成されたＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、ラセミ化を起こすことなく、Ｌ−又はＤ−乳酸プレポリマーを回収することができる。
【００２１】
続いて第２工程において、第１工程で低分子成分の少なくとも一部が除去された乳酸プレポリマーを、解重合触媒存在下、解重合温度に加熱すると共に前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力に減圧して、ラクチドを気化させて捕集する。
【００２２】
この解重合反応に用いる触媒は、乳酸の重合用触媒であって、特に限定されるものではないが、通常、周期律表ＩＡ族、 IIIＡ族、IVＡ族、IIＢ族、IVＢ族およびＶＡ族からなる群から選ばれる金属または金属化合物からなる触媒である。
【００２３】
ＩＡ族に属するものとしては、例えば、ア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）等を挙げることができる。
【００２４】
IIIＡ族に属するものとしては、例えば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等を挙げることができる。
【００２５】
IVＡ族に属するものとしては、例えば、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−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ等）の他、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ等を挙げることができる。
【００２６】
IIＢ族に属するものとしては、例えば、亜鉛末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物等を挙げることができる。
【００２７】
IVＢ族に属するものとしては、例えば、テ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を挙げることができる。
【００２８】
ＶＡ族に属するものとしては、例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物、酸化ビスマス(III) 等のビスマス系化合物等を挙げることができる。
【００２９】
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好ましく、オクチル酸スズが特に好ましい。
【００３０】
これら触媒の使用量は、原料の乳酸プレポリマーに対して０．０１〜２０重量％、好ましくは０．０５〜１５重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％程度である。
【００３１】
解重合反応は、通常の縦型反応槽を用いて行なっても良いし、分子蒸留装置を用いて行なっても良い。分子蒸留装置としては、ポットスチル型、流下膜型、遠心型等が挙げられるが、連続式で広く工業的に用いられているのは、流下膜型、遠心型装置である。遠心型分子蒸留装置は、遠心力を利用して加熱面上に蒸発物質の膜を広げる方式のものであり、流下膜型分子蒸留装置は、蒸発物質を加熱面に沿って流下させ、薄膜状とする方式のものである。
【００３２】
解重合温度は、１６０〜３００℃、好ましくは１８０〜２６０℃、より好ましくは１９０〜２５０℃に設定する。この温度が１６０℃未満であると、ラクチドの留出が難しくなり、かなりの高真空度を要する。一方、温度が３００℃を超えると、ラセミ化、着色の原因となりやすい。
【００３３】
解重合装置内の圧力は、上記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力であり、通常１〜５０Ｔｏｒｒ程度である。より低圧とした方が加熱温度を低くすることができるので好ましく、従って好ましくは１〜２０Ｔｏｒｒ、より好ましくは１〜１０Ｔｏｒｒ、さらに好ましくは１〜５Ｔｏｒｒである。
【００３４】
また、解重合装置における滞留時間は、ラセミ化を防ぐ観点から、できるだけ短い方が好ましく、通常は、１時間以下とする。分子蒸留装置を用いると、この時間を１０分以下、好ましくは３分以下、より好ましくは１分以下にできるので好ましい。
【００３５】
このような操作条件によって、生成したラクチドを蒸気として解重合反応系外に取り出し捕集することができる。ラクチドの捕集は、解重合装置に取り付けられた凝縮器により容易に行うことができる。
【００３６】
本発明によれば、乳酸等の低分子成分が留去された乳酸プレポリマーを解重合するので、乳酸単量体や鎖状二量体等の混入が非常に少なく、高ラクチド含有率（例えば、ラクチド留分中のラクチド含有率：８５〜９５％）のラクチド留分を得ることができる。また、本方法によれば、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くする必要がないので、ラセミ化を抑えることができ、原料として光学活性なＬ−又はＤ−乳酸から合成されたＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、高い光学純度のＬＬ−又はＤＤ−ラクチド（例えば、光学純度：９０〜９８％ｅｅのＬＬ−ラクチド）を得ることができる。
【００３７】
本発明の方法で製造されたラクチドは高純度のものであるが、必要によりさらに精製した後、ポリ乳酸への重合反応に利用することもできる。精製は、例えば、特開平６−２５６３４０号公報「ラクチドの溶融結晶化精製」、特開平７−１１８２５９号公報「ラクチドの精製法及び重合法」等に記載の方法に従って行うことができる。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例における各種分析は次のように行なった。
【００３９】
＜乳酸プレポリマーの重量平均分子量＞
ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、ポリスチレン標準サンプルとの比較で求めた。
カラム：スチレン−ジビニルベンゼン共重合体充填ＧＰＣカラム
検出波長：ＲＩ
【００４０】
＜乳酸プレポリマー及びラクチドの光学純度＞
ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により求めた。
カラム：シリカゲル充填ＤＬアミノ酸分離用カラム
検出波長：ＵＶ ２１０ｎｍ
【００４１】
＜乳酸由来の低分子成分の含量＞
ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により求めた。
カラム：合成ポリマー系逆相分配型ゲル充填カラム
検出波長：ＵＶ ２１０ｎｍ
【００４２】
＜水の含量＞
カール・フィッシャー水分率計（容量法）により求めた。
【００４３】
［実施例１］
（第１工程）
第１工程で用いた装置の概略構成を、図１を参照して説明する：
図１において、フラッシュ蒸発器(2) は、原料の乳酸プレポリマー滴下用のプレポリマータンク(1) 、攪拌翼、温度計(3) 及び圧力計(4) を備えた容量２Ｌのガラス製セパラブルフラスコであり、マントルヒータで加熱され、真空ポンプ(5) で減圧されるようにされている。また、蒸発器(2) の外部に第１凝縮器(7) 及び第２凝縮器(8) が配設され、蒸発器(2) の底部に受器(6) としてガラス製セパラブルフラスコが接続されている。
【００４４】
本実施例では、原料の乳酸プレポリマーとして、重量平均分子量１７００、光学純度９８．５％ｅｅ、表１に示す各低分子成分含量のＬ−乳酸プレポリマーを用いた。
【００４５】
原料の乳酸プレポリマー２６１．８ｇを予め２００℃に加温融解しておき、プレポリマータンク(1) から平均８．４ｇ／ｍｉｎの速度でフラッシュ蒸発器(2) に供給した。蒸発器(2) 内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度２００℃に保ち、第１凝縮器(7) の温度を９０℃、第２凝縮器(8) の温度を−３０℃に設定した。蒸発器(2) において、蒸発成分と液成分とに気液分離し、蒸発成分のうち、乳酸及び乳酸の低分子オリゴマーを第１凝縮器(7) で凝縮させ、蒸発水を第２凝縮器(8) で凝縮させ、一方、液成分を受器(6) に回収した。
【００４６】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、３１ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は１３．４ｇであり、回収液成分総量は２４５．０ｇであった。
【００４７】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
表１から、この第１工程において、光学純度をほとんど低下させることなく、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。特に、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体、乳酸鎖状三量体の含量が低減された。これらの低減分は、留出物として得られている。
【００５０】
（第２工程）
次に、この回収乳酸プレポリマーの解重合を行なった。回収乳酸プレポリマー２００ｇを容量５００ｍＬのガラス製セパラブルフラスコに仕込み、触媒としてオクチル酸スズ１ｇを加え、常圧、１６０℃で１時間攪拌した。その後、５Ｔｏｒｒ、２００℃の条件下で、ラクチドを留出させ、凝縮器で捕集した。留出時間を２時間とし、１８０．９ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表２に示す。
【００５１】
［比較例１］
実施例１と同じ原料Ｌ−乳酸プレポリマー２００ｇを用い、第１工程を行なわずに、直接第２工程を行なった。第２工程の操作は、実施例１の第２工程と全く同様に行ない、１７８．４ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
表２から、実施例１では比較例１に比べ、ラクチド留分の収量が多く、光学純度の低下を招くことなく、目的とするＬＬ−ラクチドの含量が約８％も高い。そして、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の含量が非常に少ない。
【００５４】
以上より、解重合に先立って、フラッシュ蒸発によって原料乳酸プレポリマーから乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の低分子成分を除去しておくことは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得るために、非常に有効であることが明らかである。
【００５５】
［実施例２］
（第１工程）
第１工程で用いた装置の概略構成を、図２を参照して説明する：
図２において、薄膜蒸発器(12)（２−０３型ＷＩＰＲＥＮＥ、神鋼パンテック社製）は、原料の乳酸プレポリマー滴下用のプレポリマータンク(11)、熱電対(13)及び圧力計(14)を備え、真空ポンプ(15)で減圧されるようにされている。また、蒸発器(12)の外部に第１凝縮器(17)及び第２凝縮器(18)が配設され、蒸発器(12)の底部に受器(16)としてガラス製セパラブルフラスコが接続されている。蒸発器(12)内の加熱域はマントルヒータで加熱されるものであり、また、ジャケットとローターとの間隔を５ｍｍに設定して、プレポリマーを薄膜化することにより、伝熱効率を高めるようにした。
【００５６】
本実施例では、原料の乳酸プレポリマーとして、重量平均分子量１８００、光学純度９８．６％ｅｅ、表３（及び表４）に示す各低分子成分含量のＬ−乳酸プレポリマーを用いた。第１工程については、以下に示す操作条件Ａと操作条件Ｂの２通りの操作を行なった。
【００５７】
（操作条件Ａの第１工程）
原料の乳酸プレポリマー３２３ｇを予め１６０℃に加温融解しておき、プレポリマータンク(11)から１４．７ｇ／ｍｉｎの速度で、薄膜蒸発器(12)内の液重量を一定に保つように供給した。蒸発器(12)内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度１６０℃に保ち、第１凝縮器(17)の温度を１００℃、第２凝縮器(18)の温度を０℃に設定した。蒸発成分のうち、乳酸及び乳酸の低分子オリゴマーを第１凝縮器(17)で凝縮させ、蒸発水を第２凝縮器(18)で凝縮させ、一方、液成分を受器(16)に回収した。
【００５８】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、２２ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は２２．３ｇであり、回収液成分総量は２６８ｇであった。
【００５９】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
表３から、この操作条件Ａの第１工程において、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。特に、乳酸単量体の含量が低減された。
【００６２】
（操作条件Ｂの第１工程）
薄膜蒸発器(12)内を圧力３Ｔｏｒｒ、温度２００℃とした以外は、上記操作条件Ａの場合と全く同様に操作を行なった。
【００６３】
原料プレポリマーの滴下開始から、留出物を凝縮させ、液成分を回収するのに、１０ｍｉｎの操作時間を要した。留出物は４．８ｇであり、回収液成分総量は２３３ｇであった。
【００６４】
原料プレポリマー、回収乳酸プレポリマー及び留出物の分析結果を表４に示す。
【００６５】
【表４】
表４から、この操作条件Ｂの第１工程において、低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーが回収されたことが分かる。操作条件Ａに比して特に、乳酸二量体、乳酸三量体の含量がより低減され、より好適な操作条件であった。従って、次の第２工程では、この操作条件Ｂで得られた回収乳酸プレポリマーを用いた。
【００６７】
（第２工程）
次に、実施例１と同様にして、操作条件Ｂの回収乳酸プレポリマーの解重合を行なった。回収乳酸プレポリマー５０ｇを容量５００ｍＬのガラス製セパラブルフラスコに仕込み、触媒としてオクチル酸スズ０．２５ｇを加え、常圧、１６０℃で１時間攪拌した。その後、５Ｔｏｒｒ、２００℃の条件下で、ラクチドを留出させ、凝縮器で捕集した。留出時間を２時間とし、４３．４ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表５に示す。
【００６８】
［比較例２］
実施例２と同じ原料Ｌ−乳酸プレポリマー５０ｇを用い、第１工程を行なわずに、直接第２工程を行なった。第２工程の操作は、実施例２の第２工程と全く同様に行ない、４２．９ｇのラクチド留分を得た。このラクチド留分の分析結果を表５に示す。
【００６９】
【表５】
表５から、実施例２では比較例２に比べ、ラクチド留分の収量が多く、光学純度の低下を招くことなく、目的とするＬＬ−ラクチドの含量が約８％も高い。そして、乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の含量が非常に少ない。
【００７１】
以上より、解重合に先立って、薄膜蒸発によって原料乳酸プレポリマーから乳酸単量体、乳酸鎖状二量体等の低分子成分を除去しておくことは、高いラクチド含有率を有し且つ高光学純度のラクチド生成物を得るために、非常に有効であることが明らかである。
【００７２】
【発明の効果】
本発明のラクチド製造方法によれば、上述のように、第１工程において、原料乳酸プレポリマー中に含まれる乳酸等の低分子成分をフラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて５Ｔｏｒｒ以下の圧力、１５０〜３００℃の温度で蒸発させて留去しておき、第２工程において、この低分子成分含量が低減された乳酸プレポリマーを解重合するので、乳酸単量体や鎖状二量体等の乳酸低分子成分の混入が非常に少なく、高ラクチド含有率のラクチド留分を製造することができる。また、本方法によれば、ラセミ化を抑えることができ、原料としてＬ−又はＤ−乳酸プレポリマーを用いた場合には、高い光学純度のＬＬ−又はＤＤ−ラクチドを製造することができる。
【００７３】
また、本発明のラクチド製造方法は、ラクチド含有率を高めるために、乳酸プレポリマー合成の反応時間を長くする必要もないので、全体としての工程時間の短縮という観点からも、非常に有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法の第１工程で用いる装置例の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の方法の第１工程で用いる装置例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
(1)(11) …プレポリマータンク
(2) …フラッシュ蒸発器
(12)…薄膜蒸発器
(3) …温度計
(13)…熱電対
(4)(14) …圧力計
(5)(15) …真空ポンプ
(6)(16) …受器
(7)(17) …第１凝縮器
(8)(18) …第２凝縮器
Claims (5)
- 乳酸プレポリマーを解重合してラクチドを製造する方法であって、第１工程において、触媒非存在下、原料の乳酸プレポリマー中に含まれる低分子成分の少なくとも一部を、フラッシュ蒸発器又は薄膜蒸発器を用いて５Ｔｏｒｒ以下の圧力、１５０〜３００℃の温度で蒸発させて留去し、第２工程において、この低分子成分の少なくとも一部が除去された乳酸プレポリマーを、解重合触媒存在下、解重合温度に加熱すると共に前記解重合温度におけるラクチドの蒸気圧以下の圧力に減圧して、ラクチドを気化させて捕集することを特徴とする、ラクチドの製造方法。
- 第１工程において、蒸発させられた低分子成分のうち、乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーを、前記圧力における乳酸の凝縮点以下且つ水の凝縮点を超える温度で凝縮させ、次いで、蒸発させられた水を前記圧力における水の凝縮点以下の温度で凝縮させることを特徴とする、請求項１に記載のラクチドの製造方法。
- 凝縮された乳酸及び／又は乳酸の低分子オリゴマーの少なくとも一部を、乳酸プレポリマーの合成原料として再利用することを特徴とする、請求項２に記載のラクチドの製造方法。
- 原料の乳酸プレポリマーが、光学純度９０％ｅｅ以上のＬ−乳酸プレポリマー又は光学純度９０％ｅｅ以上のＤ−乳酸プレポリマーであることを特徴とする、請求項１〜３項のうちのいずれか１項に記載のラクチドの製造方法。
- 第２工程において、解重合触媒として、周期律表ＩＡ族、 IIIＡ族、IVＡ族、IIＢ族、IVＢ族およびＶＡ族からなる群から選ばれる金属または金属化合物からなる触媒を用いることを特徴とする、請求項１〜４項のうちのいずれか１項に記載のラクチドの製造方法。
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