JP4171083B2

JP4171083B2 - Method for producing α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester

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Publication number: JP4171083B2
Application number: JP03840497A
Authority: JP
Inventors: 善彌椎木; 進盟川上
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: JPH09328481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、α−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルの製造方法に関し、さらに詳しくは、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを溶液状態で加熱して解重合させることにより、経済的かつ効率的に２量体環状エステルを製造する方法に関する。本発明の方法により得られる２量体環状エステルは、生分解性ポリマーや医療用ポリマー等として有用なポリ（α−ヒドロキシカルボン酸エステル）の出発原料（モノマー）等として使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
α−ヒドロキシカルボン酸（以下、α−ＨＣＡと略記することがある）のオリゴマーを解重合して、その２量体環状エステル（以下、ＤＣＥと略記することがある）を製造することは、公知の技術である。ここで、α−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルとは、α−ヒドロキシカルボン酸の２量体が環状エステル化した構造を有する化合物を意味する。例えば、グリコリドは、α−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルの代表的なものであるが、グリコール酸（＝ヒドロキシ酢酸）２分子が無水物化して環状エステルを形成した構造を有している。
【０００３】
従来、例えば、グリコリドを得る方法として、以下のような各種の方法が提案されている。
(1)米国特許第２，６６８，１６２号には、グリコール酸オリゴマーを粉末状に砕き、極く少量づつ反応器に供給（約２０ｇ／ｈｒ）しながら、超真空下（１２〜１５Ｔｏｒｒ）で、加熱（２７０〜２８５℃）して解重合させ、トラップ内で捕集する方法が開示されている。この方法は、小スケールで実施することは可能であるものの、スケールアップは困難であり、量産化には不適である。しかも、この方法では、加熱時にオリゴマーが重質物化して多量の残渣として反応器内に残るため、収率が低い上、残渣のクリーニングが煩雑である。さらに、生成２量体環状エステルは、高融点の結晶であるため、回収ライン内壁表面に蓄積して、ラインを閉塞するおそれがあり、ラインへの蓄積物の回収も困難である。
【０００４】
(2)米国特許第４，７２７，１６３号には、多量のポリエーテルを基体（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とし、それに少量のグリコール酸をブロック共重合させて共重合体とした後、該共重合体を加熱・解重合して２量体環状エステルを得る方法が開示されている。しかし、ブロック共重合プロセスは、操作が煩雑で、コストが高くなり過ぎる。しかも、この方法では、多量の重質化物が残渣として残るため、収率が低く、反応缶内のクリーニングも煩雑である。さらに、生成２量体環状エステルが回収ライン内壁表面に蓄積してラインを閉塞するおそれがある。したがって、この方法は、スケールアップによる量産化には不適である。
【０００５】
(3)米国特許第４，８３５，２９３号には、グリコール酸オリゴマーを加熱して融液となし、該融液の表面に窒素ガスを吹き込んで表面積をある程度押し広げ、その表面から生成し揮発する２量体環状エステルを気流に同伴させて回収する方法が開示されている。この方法では、２量体環状エステルをなるべく速くオリゴマー融液相表面から生成させて揮発させるために、窒素ガスの気流を吹きつけて表面積を押し拡げてはいるが、その表面積は未だ極めて小さく、２量体環状エステルの生成速度は小さい。しかも、加熱中にオリゴマー融液相内部では重質化が進行し、多量の重質化物が残渣として反応缶内に残るため、収率が低く、缶内のクリーニングも煩雑である。
(4)米国特許第５，３２６，８８７号及びＷＯ９２／１５５７２Ａ１には、グリコール酸オリゴマーを固定床触媒上で加熱・解重合して、２量体環状エステルを得る方法が開示されている。この方法では、加熱時に相当量の重質化物が生成し、残渣として残るため、収率が低く、固定床のクリーニングも煩雑である。
【０００６】
このように、従来の製造方法では、経済的に効率よくα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルを量産することができなかった。その理由は、従来のα−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合して２量体環状エステルを製造する方法では、原理的に、固体状態の当該オリゴマーを加熱して融液とし、その融液相の表面から解重合生成物である２量体環状エステルを揮発させ、捕集する方法であるため、以下のような問題点があったからである。
（１）オリゴマー融液相の表面積が小さいために、２量体環状エステルの発生速度または揮発速度が小さい。
（２）長時間の加熱により、オリゴマー融液相の内部で重縮合が進行し、重質化物が多量に生成するため、２量体環状エステルの収率が低下し、しかも重質化物残渣のクリーニングが煩雑である。
（３）揮発した２量体環状エステルは、高融点結晶であるため、蒸溜ライン内壁表面に蓄積し易く、ラインを閉塞させるおそれがあり、また、ライン内壁表面に蓄積した２量体環状エステルの回収が困難である、
以上のような理由から、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーをそのまま加熱して解重合する方法は、スケールアップによる量産化が極めて困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーから経済的かつ効率的に２量体環状エステルを製造する方法を提供することにある。
本発明者らは、前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究した結果、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを高沸点極性有機溶媒と混合し、加熱して、当該オリゴマーを溶媒中に溶解させて溶液相、好ましくは実質的に均一溶液相の状態となし、該状態で更に加熱して解重合させ、生成した２量体環状エステルを溶媒と共に溜出させることにより、経済的かつ効率的に２量体環状エステルの得られることを見いだした。この方法によれば、２量体環状エステルの量産化が可能である。また、前記従来法などの種々の方法で得られた粗α−ヒドロキシカルボン酸２量体エステルを高沸点極性有機溶媒と混合し、均一溶液相の状態で加熱して、２量体環状エステルを溶媒と共に溜出させることにより、経済的かつ効率的に精製された２量体環状エステルの得られることを見いだした。
本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合してα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルを製造する方法において、
（１）Ａ）α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマー、
Ｂ）芳香族カルボン酸アルコキシアルキルエステル、脂肪族カルボン酸アルコキシアルキルエステル、ポリアルキレングリコールエーテル、ポリアルキレングリコールエステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族エーテル、脂肪族エーテル、芳香族リン酸エステル、脂肪族リン酸エステル、脂肪族イミド化合物、及び脂肪族アミド化合物からなる群より選ばれ、かつ、２３０〜４５０℃の範囲内の沸点を有する少なくとも一種の高沸点極性有機溶媒、並びに
Ｃ）一価または二価以上の多価アルコール類、フェノール類、一価または二価以上の多価脂肪族カルボン酸類、脂肪族カルボン酸とアミンとの脂肪族アミド類、及び脂肪族イミド類からなる群より選ばれ、使用する高沸点極性有機溶媒に相溶性ないしは可溶性であり、かつ、沸点が２３０℃以上である非塩基性有機化合物からなる可溶化剤
を含む混合物を、常圧下または減圧下に、該オリゴマーの解重合が起る温度に加熱して、
（２）該オリゴマーの融液相の残存率が０．５以下になるまで、該オリゴマーを該高沸点極性有機溶媒に溶解させ、
（３）同温度で更に加熱を継続して該オリゴマーを解重合させ、
（４）生成した２量体環状エステルを高沸点極性有機溶媒と共に溜出させ、
（５）溜出物から２量体環状エステルを回収する
ことを特徴とするα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルの製造方法が提供される。
【０００９】
ここで、「融液相の残存率」とは、流動パラフィンのようにα−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーに対して実質的に溶解力のない溶媒中で形成される該オリゴマー融液相の容積を１とした場合に、実際に使用する溶媒中で形成される該オリゴマーの融液相の容積の比率を表す。融液相の残存率が小さいほど、該オリゴマーに対する溶媒の溶解力が大きいことを表す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルの製造方法は、いわば「溶液相解重合法」とも言うべき方法である。この製造方法によれば、以下のような理由により、効率よく２量体環状エステルを製造することができるものと考えられる。
(1)α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを溶液相、好ましくは均一溶液相で解重合を起させることによって、共存オリゴマーの表面積が飛躍的に拡大されるため、オリゴマー表面から発生・揮発する２量体環状エステルの生成速度が飛躍的に大きくなる。
(2)オリゴマー分子同士の接触が溶媒によって抑制されるために、加熱時におけるオリゴマーの重縮合反応の進行が抑制され、重質化物の生成量が極度に低減する。したがって、２量体環状エステルの収率は向上し、缶内のクリーニングの手間も殆ど省くことができる。
(3)２量体環状エステルは、高沸点極性有機溶媒の溜出温度で生成し、溶媒と共に溜出するため、回収ライン内壁表面には殆ど蓄積せず、したがって、ラインの閉塞が防止され、また、ライン内の蓄積物の回収という手間も殆ど省くことができる。
(4)そして、何よりも、通常の溶媒の蒸溜システムと類似のシステムを用いることができるため、スケールアップが容易であり、工業的スケールでの量産化も容易である。
【００１１】
α−ヒドロキシカルボン酸
本発明の製造方法は、グリコール酸、乳酸、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸などのα−ヒドロキシカルボン酸の２量体環状エステルの製造方法に適用することができる。これらのα−ヒドロキシカルボン酸のオリゴマーを本発明の方法により溶液相で解重合させることにより、グリコリドやラクチドなどの各種２量体環状エステルを製造することができる。本発明の方法は、特にグリコリドの製造に好適である。
【００１２】
高沸点極性有機溶媒
本発明の製造方法において、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの解重合の際に用いる溶媒としては、沸点が２３０〜４５０℃、好ましくは２３５〜４５０℃、より好ましくは２６０〜４３０℃、最も好ましくは２８０〜４２０℃の範囲内の高沸点有機溶媒である。溶媒の沸点が２３０℃未満では、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの解重合（特に減圧下での解重合）が困難である。該オリゴマーの解重合には、一般に、２３０℃以上の温度に加熱することが必要である。また、溶媒の沸点が２３０℃未満では、解重合により２量体環状エステルが生成しても、低沸点の溶媒のみが先に溜出してしまい、２量体環状エステルを溶媒と共に共溜出させることができない。一方、溶媒の沸点が４５０℃超過では、溶媒が溜出し難く、解重合により生成した２量体環状エステルの溜出と共に溶媒を共溜出させるのが困難となる。
高沸点極性有機溶媒は、分子量が、通常１５０〜５００、好ましくは１８０〜４５０、より好ましくは２００〜４００の範囲内のものである。有機溶媒の分子量が１５０未満でも、５００超過でも、２量体環状エステルとの共溜出が難しくなるので好ましくない。
【００１３】
本発明の製造方法において、解重合の際に使用する溶媒は、極性有機溶媒である。非極性または半極性の有機溶媒は、オリゴマーと均一溶液相を形成し難く、相分離し易い。非極性または半極性の有機溶媒は、後述の可溶化剤と組み合わせて使用しても、同様に相分離し易い。また、非極性または半極性の有機溶媒を用いて解重合を行うと、解重合によって生成する２量体環状エステルと共溜出させた場合にも、回収ライン内壁表面に２量体環状エステルが蓄積し、ラインの閉塞を起こし易い。
本発明の製造方法において、解重合の際に使用する溶媒は、非塩基性であることが望ましい。例えば、アミン系溶媒、ピリジン系溶媒、キノリン系溶媒などの塩基性有機溶媒は、α−ヒドロキシンカルボン酸オリゴマーや生成する２量体環状エステルと反応するおそれがあり、好ましくない。
【００１４】
このような高沸点極性有機溶媒としては、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーに対する溶解力が高いものとしては、例えば、芳香族カルボン酸アルコキシアルキルエステル、脂肪族カルボン酸アルコキシアルキルエステル、ポリアルキレングリコールエーテル、ポリアルキレングリコールエステルなどが挙げられる。これらの高沸点極性有機溶媒は、通常、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーに対して０．３〜５０倍量（重量比）の割合で単独で使用することにより、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの解重合が起る温度（２３０℃以上）において、該オリゴマーを前記濃度の範囲内で溶解し得る溶解力を有する。これらの中でも、ジ（２−メトキシエチル）フタレートなどのフタル酸ビス（アルコシキアルキルエステル）、ジエチレングリコールジベンゾエートなどのジアルキレングリコールジベンゾエート、ヘキサエチレングリコールジメチルエーテルなどのポリエチレングリコールエーテルは、オリゴマーに対する溶解力、化学的安定性、熱安定性などの観点から特に好ましい。これらの溶解力の高い高沸点極性有機溶媒を（ａ）グループの溶媒と呼ぶ。
【００１５】
本発明においては、上記の（ａ）グループよりもオリゴマーに対する溶解力の劣る高沸点極性有機溶媒も使用できる。例えば、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族エーテル、脂肪族エーテル、芳香族リン酸エステル、脂肪族リン酸エステル、脂肪族イミド化合物、脂肪族アミド化合物などが挙げられる。これらの高沸点極性有機溶媒は、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの解重合が起る温度において、該オリゴマーを単独で溶解し得る溶解力が（ａ）グループ溶媒に比較して低い。これら溶解力の低い高沸点極性有機溶媒を（ｂ）グループの溶媒と呼ぶ。これらの（ｂ）グループの溶媒は、通常、（ａ）グループの溶媒と混合して用いるか、あるいは可溶化剤と組み合わせて用いる。
【００１６】
前記（ｂ）グループの溶媒の中でも、芳香族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸エステル、及び芳香族リン酸エステルは、２量体環状エステルの溶出力、化学的安定性、熱的安定性などの観点から特に好ましい。芳香族カルボン酸エステルとしては、例えば、ベンジルブチルフタレート、ジブチルフタレート、ジアミルフタレート、ジプロピルフタレート等のフタル酸エステル；ベンジルベンゾエート等の安息香酸エステルが好ましい。脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、オクチルアジペート等のアジピン酸エステル、ジブチルセバケート等のセバチン酸エステルが上げられる。芳香族リン酸エステルとしては、例えば、トリクレジルホスフェートが挙げられる。
【００１７】
前記（ｂ）グループの溶媒は、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの解重合が起る温度において、該オリゴマーの濃度が大きい場合には、部分的にしか溶解できないものが多い。一方、（ｂ）グループの溶媒は、安価なものが多く、しかもオリゴマーに対する溶解力を高めると、２量体環状エステルを比較的高収率で与えることができるものが多い。そこで、通常、可溶化剤によってα−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの（ｂ）グループの溶媒に対する溶解性を高めて使用する。
前記（ｂ）グループの溶媒の溶解力を高めるためのひとつの方法としては、前述の（ａ）グループの溶媒と混合して用いる方法がある。両者の混合割合は、通常、（ａ）：（ｂ）＝９９：１〜１：９９（重量比）である。
【００１８】
可溶化剤
高沸点極性有機溶媒、特に前記（ｂ）グループの溶媒に対するα−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの溶解性を高める方法として、可溶化剤を用いる方法がある。
本発明で用いる可溶化剤は、次のような要件を満たすものである。
(1)非塩基性有機化合物である。
(2)使用する溶媒に相溶性ないしは可溶性である（液体でも、固体でもよい）。
(3)沸点が２３０℃以上、好ましくは２５０℃以上である。使用溶媒よりも沸点の高い方が使い易いので好ましい。
(4)例えば、ＯＨ基、ＣＯＯＨ基、ＣＯＮＨ基などの官能基を有している。
これらの中でも、ＯＨ基を有するものが、可溶化力及び安定性などの点から最も好ましい。
【００１９】
具体的に可溶化剤としては、一価または二価以上の多価アルコール類（部分エステル化物、部分エーテル化物を含む）、フェノール類、一価または二価以上の多価脂肪族カルボン酸類、脂肪族カルボン酸とアミンとの脂肪族アミド類、及び脂肪族イミド類等が挙げられる。特に、アルコール類は、可溶化剤として有効である。アルコール類の中でも、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリデカノール等が好ましい。
この可溶化剤の作用は、未だ完全に明らかではないが、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマー鎖の末端と作用して該オリゴマーを溶け易いものに変える作用、該オリゴマー鎖の中間に作用してオリゴマーを切断し、分子量を調制して、該オリゴマーを溶け易くする作用、溶媒系全体の極性を変え、親水性を高めて該オリゴマーの溶解性を高める作用、該オリゴマーを乳化分散させる作用、あるいは、これらの２種以上の複合作用などによるものではないかと推測される。
【００２０】
いずれにしても、この可溶化剤を用いることによって、安価な（ｂ）グループの溶媒を用いることができるので、経済効果は極めて大きい。
可溶化剤は、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマー１００重量部に対して、通常、０．１〜５００重量部、好ましくは１〜５０重量部、より好ましくは２〜２０重量部の割合で使用する。可溶化剤の割合が小さすぎると、可溶化効果が不充分となり、該オリゴマーと溶媒との相分離が生じる。可溶化剤の割合が大きすぎると、可溶化剤の種類によっては、該オリゴマーとの反応などの不都合な反応を生じたり、可溶化剤の回収が煩雑となったり、また、経済性の見地から不利となる。
【００２１】
触媒
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルの製造方法では、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーが高沸点極性有機溶媒に溶解してその表面積が極度に広がるために、解重合による２量体環状エステルの発生速度または揮発速度が大きい。したがって、本発明では、通常、解重合のための触媒を用いる必要のないことが、本発明の大きな特徴の一つである。本発明の製造方法において、錫化合物、アンチモン化合物等の従来の解重合触媒は、むしろ均一溶液相を破壊して相分離を起させる傾向があり、通常、有害である。しかし、この「溶液相解重合法」を害しない範囲内において、これらの触媒の使用は許容されよう。
【００２２】
オリゴマーの製造方法
本発明の製造方法の出発原料として用いるα−ヒドロキシカルボン酸のオリゴマーは、常法により容易に合成することができる。すなわち、α−ヒドロキシカルボン酸またはそのエステルを、必要に応じて縮合触媒またはエステル交換触媒の存在下に、減圧下、常圧下または加圧下に、１００〜２５０℃、好ましくは１４０〜２３０℃の温度で加熱し、水、アルコール等の低分子量物の溜出が実質的になくなるまで縮合反応またはエステル交換反応を行う。縮合反応またはエステル交換反応終了後、生成したオリゴマーは、そのままで本発明の製造方法の原料として使用することができる。また、得られたオリゴマーを反応系から取り出して、ベンゼンやトルエン等の非溶媒で洗浄して、未反応物や低重合度物を除去してから使用することもできる。
オリゴマーとしては、解重合の際の２量体環状エステルの収率の観点から、融点Ｔｍが通常１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上、より好ましくは１８０℃以上のものが望ましい。ここで、Ｔｍは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、不活性雰囲気下、１０℃／分の速度で昇温した際に検出される融点である。
【００２３】
２量体環状エステルの製造方法
本発明の製造方法は、下記のようなプロセスで行う。
（１）α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーと、２３０〜４５０℃の範囲内の沸点を有する少なくとも一種の高沸点極性有機溶媒とを含む混合物を、常圧下または減圧下に、該オリゴマーの解重合が起る温度に加熱して、
（２）該オリゴマーの融液相の残存率が０．５以下になるまで、該オリゴマーを該溶媒に溶解させ、
（３）同温度で更に加熱を継続して該オリゴマーを解重合させ、
（４）生成した２量体環状エステルを高沸点極性有機溶媒と共に溜出させ、
（５）溜出物から２量体環状エステルを回収する。
【００２４】
高沸点極性有機溶媒は、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーに対して、通常０．３〜５０倍量（重量比）、好ましくは０．５〜２０倍量（重量比）、より好ましくは１〜１０倍量（重量比）の割合で使用する。高沸点極性有機溶媒が前記（ａ）グループの溶媒の場合には、オリゴマーに対する高い溶解力を持っているため、それぞれ単独で使用することができる。前記（ｂ）グループの溶媒の場合には、当該溶媒に対するオリゴマーの溶解性を高めるために、通常、（ａ）グループの溶媒と混合して用いるか、あるいは可溶化剤を添加して使用する。
【００２５】
次に、α−ヒドロキシカルボン酸オリゴマーと高沸点極性有機溶媒及び必要に応じて可溶化剤とを含む混合物は、常圧下または減圧下に、２３０℃以上の温度に加熱することにより、オリゴマーの全部若しくは大半が溶媒に溶けて溶液相を形成する。本発明の製造方法では、オリゴマーの解重合を溶液相の状態で行う点に最大の特徴を有する。解重合が起こる温度である２３０℃以上の温度で、オリゴマーの大半が溶媒に溶解しないで融液相を形成する場合には、２量体環状エステルが溜出し難く、融液相中で重質化し易い。オリゴマーの大半を溶液相の状態で加熱を継続することにより、オリゴマー表面から発生・揮発する２量体環状エステルの生成速度が飛躍的に大きくなる。
【００２６】
加熱は、常圧下または減圧下に行うが、０．１〜９０．０ｋＰａ（１〜９００ｍｂａｒ）の減圧下で加熱することが好ましい。加熱は、好ましくは不活性雰囲気下で行う。加熱温度は、オリゴマーの解重合が起こる２３０℃以上とするが、通常、２３０〜３２０℃、好ましくは２３５〜３００℃、より好ましくは２４０〜２９０℃の範囲である。加熱により、オリゴマーの解重合が起こり、２量体環状エステルが溶媒と共に溜出する。本発明では、沸点が２３０〜４５０℃の範囲内にある少なくとも一種の高沸点極性有機溶媒を用いることにより、生成した２量体環状エステルと溶媒とを共溜出させる。２量体環状エステルの溜出に際し、溶媒が一緒に溜出しない場合には、ライン内壁表面に２量体環状エステルが付着して、蓄積する。
【００２７】
溜出物中に含まれる２量体環状エステルは、当該溜出物を冷却し、必要に応じてさらに２量体環状エステルの非溶剤を添加し、２量体環状エステルを固化・析出させることにより、容易に分離・回収することができる。析出した２量体環状エステルは、常法により、母液から濾別、遠心沈降、デカンテーション等によって分離し、必要に応じて、シクロヘキサン、エーテル等の非溶剤で洗浄または抽出し、あるいは酢酸エチル等より再結晶すれば、更に精製することができる。あるいは、後述の蒸留法によっても精製することができる。一方、２量体環状エステルを分離した母液は、精製せずにそのままリサイクルで使用したり、活性炭等で処理して濾別精製してからリサイクル使用したり、あるいは再蒸溜してリサイクル使用したりすることができる。
【００２８】
本発明の製造方法によれば、加熱時にオリゴマーの重質化物が殆どできないので、缶内のクリーニングの手間を省くことができる。また、仮に何らかのトラブル等により缶内に重質化物が付着した場合は、溶媒または溶媒と前述の可溶化剤とを缶に入れて加熱することにより、容易にクリーニングすることができる。前述の高沸点極性有機溶媒は、（ａ）及び（ｂ）の両グループとも、２量体環状エステルを溜出温度で溶出することができる。したがって、蒸留ライン内壁表面に蓄積される２量体環状エステルは、当該溶媒で溶出されるので、ラインの閉塞を防止することができ、２量体環状エステルの回収も容易である。
【００２９】
２量体環状エステルを分離した母液に、一種類の溶媒の外に他の種類の溶媒や可溶化剤も含まれている場合には、この分離した母液を精製せずにそのままリサイクル使用したり、活性炭等で処理し濾別精製してリサイクル使用したり、あるいは単蒸留もしくは分溜して、再び溶剤及び／または可溶化剤としてリサイクル使用することができる。可溶化剤は、重質化物残渣の溶解に効果があるので、可溶化剤を用いた解重合の場合は、特に重質化物量が低減され、缶内のクリーニングが省略若しくは軽減できる。
【００３０】
精製方法
本発明の「溶液相解重合法」は、粗２量体環状エステルの精製方法にも応用することができる。すなわち、２３０℃以上の蒸溜温度において２量体環状エステルを溶解できる溶解力を有する高沸点極性有機溶媒を用い、精製すべき粗２量体環状エステルに当該極性有機溶媒を加え、２３０℃以上の温度に加熱して、２量体環状エステルを均一溶液となし、この状態で加熱を継続して２量体環状エステルを溶媒と共に溜出させる。この場合、２量体環状エステルは、開環重合を起こすことなく、当該溶媒と共に溜出する。当該共溜出物を冷却し、必要に応じてさらに２量体環状エステルの非溶剤を添加して、２量体環状エステルを固化・析出させ、当該共溜出物から２量体環状エステルを分離・回収するという方法によって、２量体環状エステルを精製することができる。
この精製方法では、前述の（ａ）グループの溶媒のみならず、（ｂ）グループの溶媒の一部のものも、それぞれ単独で２量体環状エステルの溶媒として使用することができる。本発明の２量体環状エステルの精製方法は、従来法の昇華法等による精製方法と大きく異なり、スケールアップが容易であり、大量の２量体環状エステルを工業的に精製することが可能である。
【００３１】
【実施例】
以下に、合成例、実施例、及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。
【００３２】
［合成例１］
５リットルのオートクレーブに、グリコール酸〔和光純薬（株）〕２５００ｇ（２７．８モル）を仕込み、常圧で撹拌しながら１７０℃から２００℃まで２時間かけて昇温加熱し、生成水を溜出させながら縮合反応させた。次いで、缶内圧力を５．０ｋＰａに減圧し、２００℃で２時間加熱して、未反応原料等の低沸分を溜去し、グリコール酸オリゴマーを調製した。
得られたオリゴマーのＴｍは２０６℃で、ΔＨｍｃは１０５Ｊ／ｇであった。なお、Ｔｍは、ＤＳＣを用い、不活性雰囲気下、１０℃／分の速さで昇温加熱した際の値であり、ΔＨｍｃは、その際に検出される溶融エンタルピーである。
【００３３】
［参考例１］
合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー４０ｇを、冷水で冷却した受器を連結した３００ｍｌフラスコに仕込み、高沸点極性有機溶媒としてジ（２−メトキシエチル）フタレート（沸点＝約３２０℃、分子量＝２８２）１７０ｇを加えた。窒素ガス雰囲気下で、かつ、１２．５ｋＰａの減圧下に、オリゴマーと溶媒との混合物を２６５〜２７５℃に加熱した。該オリゴマーは、溶媒に均一に溶解し、相分離していないことが目視により確認された。加熱により、解重合反応が開始し、生成した２量体環状エステルと溶媒とが共溜出し、受器にたまり出した。２量体環状エステルの溜出が実質的に止むまで上記温度範囲で加熱して共溜出を続け、溜出物を受器に捕集した。
【００３４】
共溜出終了後、フラスコ内を観察したが、重質化物の残渣は殆ど見られなかった。フラスコと受器との間の溜出ラインには、２量体環状エステルの付着が認められたが、その蓄積量は僅少であった。受器に捕集した共溜出物に、非溶剤として約２倍容のシクロヘキサンを加え、一晩静置して２量体環状エステルの結晶を析出させ、この結晶を濾別して回収した。得られた２量体環状エステルをシクロヘキサンで再洗後、酢酸エチルを用いて再結晶し、減圧乾燥した。２量体環状エステルの収率は、８１重量％であった。解重合条件及び缶内状況について、表１に一括して示す。
なお、解重合による溜出は、２量体環状エステルの溜出が実質的に止んだ時点で溜出を止めた。それ以上、溜出を継続しても溶媒だけしか溜出してこないからである。そこで、収率は、次式より算出した。
収率＝（ａ／ｂ）×１００
ａ：２量体環状エステルの回収量
ｂ：オリゴマー仕込み量
【００３５】
［参考例２］
参考例１において、高沸点極性有機溶媒をジエチレングリコールジベンゾエート（沸点＝約３７５℃、分子量＝３７５）に変更し、缶内圧力を４．５ｋＰａとしたこと以外は、参考例１と同様にしてグリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００３６】
［実施例１］
合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー４０ｇを、冷水で冷却した受器を連結した３００ｍｌフラスコに仕込み、高沸点極性有機溶媒としてベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２）１７０ｇ、及び可溶化剤としてポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕４ｇを加えた。窒素ガス雰囲気下で、かつ、５．０ｋＰａの減圧下に、オリゴマー、溶媒、及び可溶化剤の混合物を２６５〜２７５℃に加熱した。オリゴマーは、可溶化剤を含む溶媒に均一に溶解し、解重合を始めた。上記温度範囲で加熱を継続したところ、生成した２量体環状エステルと溶媒とが共溜出し、受器にたまった。溜出が実質的に止むまで共溜出を続け、溜出物を受器に捕集した。
共溜出終了後、フラスコ内を観察したが、重質化物の残渣は殆ど見られなかった。また、フラスコと受器との間の溜出ラインには、２量体環状エステルの付着が認められたが、その蓄積量は僅少であった。受器に捕集した共溜出物に、非溶剤として約２倍容のシクロヘキサンを加え、一晩静置して２量体環状エステルの結晶を析出させ、この結晶を濾別して回収した。得られた２量体環状エステルをシクロヘキサンで再洗後、酢酸エチルを用いて再結晶し、減圧乾燥した。２量体環状エステルの収率は、８５重量％であった。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００３７】
［実施例２］
実施例１において、高沸点極性有機溶媒をジブチルフタレート（沸点＝約３４０℃、分子量＝２７８）に、可溶化剤をポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕８ｇに、缶内圧力を２０．０ｋＰａに、それぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００３８】
［実施例３］
実施例１において、高沸点極性有機溶媒をトリクレジルホスフェート（沸点＝約４２０℃、分子量＝３６８）に、可溶化剤をポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕８．４ｇに、缶内圧力を０．７ｋＰａに、それぞれ変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００３９】
［実施例４］
実施例１において、可溶化剤をポリエチレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＥＧ＃３００、沸点＝約４００℃以上、分子量＝約３００〕２．４ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００４０】
［実施例５］
実施例１において、高沸点極性有機溶媒をベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２）に、可溶化剤をグリセリン〔純正化学（株）製、沸点＝約２９０℃、分子量＝９２〕３．２ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００４１】
［実施例６］
実施例１において、可溶化剤をテトラエチレングリコール（沸点＝３２７℃、分子量＝１９４）２ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００４２】
［実施例７］
実施例１において、可溶化剤をトリデカノール（沸点＝２７４℃、分子量＝２００）１０ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００４３】
［実施例８］
実施例１において、可溶化剤のポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕の仕込み量を２．２ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、グリコール酸オリゴマーから２量体環状エステルを製造した。解重合条件、缶内状況、及び収率について、表１に一括して示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
（脚注）
（＊１）溶媒
ＤＭＥＰ＝ジ（２−メトキシエチル）フタレート
ＤＥＤＢ＝ジエチレングリコールジベンゾエート
ＢＢＰ＝ベンジルブチルフタレート
ＤＢＰ＝ジブチルフタレート
ＴＣＰ＝トリクレジルホスフェート
（＊２）可溶化剤
ＰＰＧ＝ポリプロピレングリコール
ＰＥＧ＝ポリエチレングリコール
ＴＥＧ＝テトラエチレングリコール
（＊３）添加量
オリゴマーの仕込み量１００重量部に対する可溶化剤の仕込み量（重量部）である。
（＊４）融液相残存率
各実施例及び比較例と同一仕込み組成の混合物を、それぞれ目盛り付き試験管に仕込み、解重合温度に加熱し、形成されるオリゴマー融液相の容積を目盛りから読み取り、流動パラフィン（オリゴマーに対する溶解力が実質的にない）に溶媒を置換した場合のオリゴマー融液相の容積と比較して求めた。
【００４６】
［比較例１］
合成例１で調製したグリコール酸オリゴマー４０ｇを、冷水で冷却した受器を連結した３００ｍｌフラスコに仕込み、有機溶媒として流動パラフィン〔関東化学（株）製〕１７０ｇを加えた。窒素ガス雰囲気下で、かつ、９０．０ｋＰａの減圧下に、オリゴマーと溶媒との混合物を２６５〜２７５℃に加熱した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。２量体環状エステルの溜出が無く、溶媒のみが溜出し、受器にたまったので、溜出は途中で止めた。オリゴマーは、殆ど全量重質化して、缶残となった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００４７】
［比較例２］
比較例１において、有機溶媒をｏ−ジクロルベンゼン（沸点＝約１８０℃、分子量＝１４７）に変更し、加熱温度を１７０〜１８０℃にしたこと以外は、比較例１と同様に操作した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。溶媒の沸点が低いため、加熱により２量体環状エステルの溜出が無く、溶媒のみが溜出し、受器にたまったので溜出は途中で止めた。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００４８】
［比較例３］
比較例１において、有機溶媒を１，２，４−トリクロロベンゼン（沸点＝２１３℃、分子量＝１８１）に変更し、加熱温度を２００〜２１０℃にしたこと以外は、比較例１と同様に操作した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。溶媒の沸点が低いため、２量体環状エステルの溜出が無く、溶媒のみが溜出し受器にたまったので溜出は途中で止めた。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００４９】
［比較例４］
比較例１において、有機溶媒をベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２〕に変更し、缶内圧力を５．０ｋＰａにして、２６５〜３１０℃まで昇温加熱したこと以外は、比較例１と同様に操作した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。缶内温度が約２９０℃までは、２量体環状エステルの溜出は殆ど認められなかった。約２９０℃を越えると、ベンジルブチルフタレートの分解が始まり、無水フタル酸が溜出してきた。オリゴマーと溶媒とが相分離状態であるため、２量体環状エステルは極少量しか生成しなかった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００５０】
［比較例５］
比較例１において、有機溶媒をジブチルフタレート（沸点＝３４０℃、分子量＝２７８〕に変更し、缶内圧力を２０．０ｋＰａにして、２６５〜３０５℃まで昇温加熱したこと以外は、比較例１と同様に操作した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。缶内温度が約２９０℃までは２量体環状エステルの溜出は殆ど認められなかった。約２９０℃を越えると、ジブチルフタレートの分解が始まり、無水フタル酸が溜出してきた。オリゴマーと溶媒とが相分離状態であるため、２量体環状エステルは生成しなかった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００５１】
［比較例６］
比較例１において、有機溶媒をトリクレジルホスフェート（沸点＝約４２０℃、分子量＝３６８）に変更し、缶内圧力を１．０ｋＰａにして、２６５〜３１０℃まで昇温加熱したこと以外は、比較例１と同様に操作した。オリゴマーは、融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。缶内温度が約３００℃までは２量体環状エステルの溜出は殆ど認められなかった。約３００℃を越えると、トリクレジルホスフェートの分解が始まり、缶内の液は真っ黒になった。オリゴマーと溶媒とが相分離状態であるため、２量体環状エステルは生成しなかった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００５２】
［比較例７］
比較例１において、有機溶媒をベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２）に変更し、さらに、可溶化剤としてポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕０．８ｇを加え、缶内圧力を５．０ｋＰａにして、２６５〜２７５℃まで昇温加熱したこと以外は、比較例１と同様に操作した。可溶化剤の添加量が少ないため、オリゴマーは、相当量融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。オリゴマーと溶媒とが相分離状態であるため、初期に若干量の２量体環状エステルの溜出が見られたが、すぐに溜出しなくなった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００５３】
［比較例８］
比較例１において、有機溶媒をベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２）に変更し、さらに、可溶化剤としてポリエチレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＥＧ＃３００、沸点＝約４００℃以上、分子量＝約３００〕０．８ｇを加え、缶内圧力を５．０ｋＰａにして、２６５〜２７５℃まで昇温加熱したこと以外は、比較例１と同様に操作した。可溶化剤の添加量が少ないため、オリゴマーは、相当量融液相を形成し、溶媒と相分離していることが目視により確認された。オリゴマーと溶媒とが相分離状態であるため、初期に若干量の２量体環状エステルの溜出が見られたが、すぐに溜出しなくなった。解重合条件及び缶内状況について、表２に一括して示す。
【００５４】
【表２】

【００５５】
（脚注）
（＊１）溶媒
ｏ−ＤＣＢ＝オルト−ジクロロベンゼン
１，２，４−ＴＣＢ：１，２，４−トリクロロベンゼン
ＤＢＰ＝ジブチルフタレート
ＢＢＰ＝ベンジルブチルフタレート
ＴＣＰ＝トリクレジルホスフェート
（２＊）可溶化剤
ＰＰＧ＝ポリプロピレングリコール
ＰＥＧ＝ポリエチレングリコール
（＊３）添加量
オリゴマーの仕込み量１００重量部に対する可溶化剤の仕込み量（重量部）である。
（＊４）融液相残存率：表１の脚注と同じである。
【００５６】
［実施例９］
合成例１と同様の方法で調製したグリコール酸オリゴマー１ｋｇ、ベンジルブチルフタレート（沸点＝３７０℃、分子量＝３１２〕４ｋｇ、及びポリプロピレングリコール〔純正化学（株）製、ＰＰＧ＃４００、沸点＝約４５０℃以上、分子量＝約４００〕１５０ｇを、水冷した受器を連結した１０リットルフラスコに仕込み、窒素ガス雰囲気下で、かつ、５．０ｋＰａの減圧下に、２６５〜２７５℃に加熱した。オリゴマーは、溶媒に均一溶解し、相分離は認められなかった。引き続き、上記温度範囲で加熱して解重合を行い、生成した２量体環状エステルをジブチルフタレートと共に溜出させた。受器で捕集した溜出物に、非溶剤として約２倍容のシクロヘキサンを加え、１晩静置して２量体環状エステルの結晶を析出させた。析出した結晶を濾別し、シクロヘキサンで洗浄し、次いで、酢酸エチルから再結晶し、真空乾燥した。その結果、２量体環状エステル０．７５ｋｇが回収された。この実験により、本発明の製造方法がスケールアップ可能であることが分かる。
【００５７】
［参考例３］
合成例１と同様の方法で調製したグリコール酸オリゴマーを用い、昇華管を用いた従来の解重法により、２７０〜３２０℃の温度、窒素ガス雰囲気下、０．１〜１．０ｋＰａの減圧下で解重合して、粗２量体環状エステルを調製した。粗２量体環状エステルの純度は、８９．８％（ガスクロマトグラフ法）であった。氷水で冷却した受器を連結した３００ｍｌフラスコに、粗２量体環状エステル２０ｇと、共溜出用溶媒としてベンジルブチルフタレート（沸点＝約３７０℃、分子量＝３１２）２００ｇとを仕込み、２６５〜２７５℃の温度、窒素ガス雰囲気下、５．０ｋＰａの減圧下で、２量体環状エステルと溶媒を共溜出させた。受器で捕集した溜出物に、非溶剤として約２倍容のシクロヘキサンを加え、１晩静置して２量体環状エステルの結晶を析出させた。析出した結晶を濾別し、シクロヘキサンで洗浄し、次いで、酢酸エチルから再結晶し、真空乾燥した。得られた２量体環状エステルの純度は、９９．９％であった。
【００５８】
純度は、以下の条件下でのガスクロマトグラフ法により測定した。
(1)試料溶液：アセトニトリル０．１重量％溶液
(2)試料の量：１μｌ
(3)カラム：ＴＣ−１７（ジーエルサイエンス（株）製キャピラリーカラム）
・内径０．５３ｍｍφ、３０ｍ長、
・充填剤：フェニルポリシロキサン／メチルポリシロキサン混合物
・充填剤：フィルム層１．０μｍ
(4)温度：８０℃（５分ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）、５℃／分で２９０℃に昇温
・検出部３００℃
(5)キャリアガス：ヘリウム３０ｍｌ／分
【００５９】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、従来、解重合による量産化が困難で極めて高価であったα−ヒドロキシカルボン酸の２量体環状エステル、特に、グリコリドの経済的な大量生産が可能となった。この結果、従来、コスト的理由で医療分野等の極く特殊な分野にしか用いることができなかったα−ヒドロキシカルボン酸２量体環状エステルが、環境負荷の少ない生分解性プラスチックの分野をはじめ、プラスチックの一般用途へも広く使用することが可能になった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for producing an α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester, and more specifically, by economically and efficiently dimerizing an α-hydroxycarboxylic acid oligomer by heating it in a solution state and depolymerizing it. The present invention relates to a method for producing a cyclic ester. BookThe dimer cyclic ester obtained by the method of the invention can be used as a starting material (monomer) of poly (α-hydroxycarboxylic acid ester) useful as a biodegradable polymer or a medical polymer.
[0002]
[Prior art]
It is known to produce a dimer cyclic ester (hereinafter sometimes abbreviated as DCE) by depolymerizing an oligomer of α-hydroxycarboxylic acid (hereinafter sometimes abbreviated as α-HCA). Technology. Here, the α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester means a compound having a structure in which a dimer of α-hydroxycarboxylic acid is converted to a cyclic ester. For example, glycolide is a typical α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester, but has a structure in which two molecules of glycolic acid (= hydroxyacetic acid) are anhydrided to form a cyclic ester.
[0003]
  Conventionally, for example, the following various methods have been proposed as methods for obtaining glycolide.
  (1)In US Pat. No. 2,668,162, glycolic acid oligomers are crushed into a powder form and heated to ultra-vacuum (12-15 Torr) while being fed to a reactor in small portions (about 20 g / hr) ( 270-285 [deg.] C.), depolymerization, and collection in a trap are disclosed. Although this method can be implemented on a small scale, it is difficult to scale up and is not suitable for mass production. Moreover, in this method, the oligomer becomes heavy during heating and remains in the reactor as a large amount of residue, so that the yield is low and the cleaning of the residue is complicated. Furthermore, since the produced dimer cyclic ester is a high-melting crystal, it accumulates on the inner wall surface of the recovery line, possibly clogging the line, and it is difficult to recover the accumulation in the line.
[0004]
  (2)In US Pat. No. 4,727,163, a large amount of polyether is used as a substrate, a small amount of glycolic acid is block copolymerized to form a copolymer, and then the copolymer is heated and depolymerized. Thus, a method for obtaining a dimer cyclic ester is disclosed. However, the block copolymerization process is cumbersome and costly. Moreover, in this method, a large amount of heavy product remains as a residue, so that the yield is low and the cleaning inside the reaction can is complicated. Furthermore, the produced dimer cyclic ester may accumulate on the inner wall surface of the recovery line and block the line. Therefore, this method is not suitable for mass production by scale-up.
[0005]
  (3)In U.S. Pat. No. 4,835,293, a glycolic acid oligomer is heated to form a melt, and nitrogen gas is blown into the surface of the melt to expand the surface area to some extent. A method for recovering a body cyclic ester by entraining it in an air stream is disclosed. In this method, in order to generate the dimer cyclic ester from the surface of the oligomer melt phase as soon as possible and volatilize it, the surface area is expanded by blowing a stream of nitrogen gas, but the surface area is still very small, The production rate of the dimer cyclic ester is small. In addition, since the polymerization progresses in the oligomer melt phase during heating and a large amount of the heavy product remains in the reaction can as a residue, the yield is low and the cleaning in the can is complicated.
  (Four)US Pat. No. 5,326,887 and WO92 / 15572A1 disclose a method in which a glycolic acid oligomer is heated and depolymerized on a fixed bed catalyst to obtain a dimeric cyclic ester. In this method, a considerable amount of heavy product is generated during heating and remains as a residue, so that the yield is low and the cleaning of the fixed bed is complicated.
[0006]
Thus, the conventional production method could not mass-produce the α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester economically and efficiently. The reason is that, in the conventional method for producing a dimer cyclic ester by depolymerizing an α-hydroxycarboxylic acid oligomer, the oligomer in the solid state is heated to form a melt, This is because the dimer cyclic ester, which is a depolymerized product, is volatilized and collected from the surface, and thus has the following problems.
(1) Since the surface area of the oligomer melt phase is small, the generation rate or volatilization rate of the dimer cyclic ester is low.
(2) The polycondensation proceeds in the oligomer melt phase by heating for a long period of time, and a large amount of heavy product is produced, resulting in a decrease in the yield of the dimer cyclic ester and the heavy product residue. Cleaning is complicated.
(3) Since the volatilized dimer cyclic ester is a high melting point crystal, it easily accumulates on the inner wall surface of the distillation line, and may clog the line. Also, the dimer cyclic ester accumulated on the inner wall surface of the line Difficult to retrieve,
For the reasons described above, mass production by scale-up is extremely difficult for the method of heating and depolymerizing the α-hydroxycarboxylic acid oligomer as it is.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  An object of the present invention is to provide a method for producing a dimer cyclic ester economically and efficiently from an α-hydroxycarboxylic acid oligomer..
  BookAs a result of intensive studies to overcome the problems of the prior art, the inventors have mixed α-hydroxycarboxylic acid oligomer with a high-boiling polar organic solvent and heated to dissolve the oligomer in the solvent. A solution phase, preferably a substantially homogeneous solution phase is formed, and further heated and depolymerized in this state, and the produced dimer cyclic ester is distilled together with a solvent, thereby economically and efficiently 2. It has been found that a monomeric cyclic ester is obtained. According to this method, the dimer cyclic ester can be mass-produced. In addition, the crude α-hydroxycarboxylic acid dimer ester obtained by various methods such as the conventional method is mixed with a high boiling polar organic solvent and heated in a homogeneous solution phase to obtain a dimer cyclic ester. It was found that by distilling with a solvent, an economically and efficiently purified dimeric cyclic ester was obtained.
  The present invention has been completed based on these findings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, in the method for producing an α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester by depolymerizing an α-hydroxycarboxylic acid oligomer,
(1)A)α-Hydroxycarboxylic acid oligomer,
  B) Aromatic carboxylic acid alkoxyalkyl ester, aliphatic carboxylic acid alkoxyalkyl ester, polyalkylene glycol ether, polyalkylene glycol ester, aromatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid ester, aromatic ether, aliphatic ether, aromatic Selected from the group consisting of phosphate esters, aliphatic phosphate esters, aliphatic imide compounds, and aliphatic amide compounds, andAt least one high boiling polar organic solvent having a boiling point in the range of 230-450 ° C, And
  C) From monohydric or dihydric or higher polyhydric alcohols, phenols, monohydric or bivalent or higher polyhydric aliphatic carboxylic acids, aliphatic amides of aliphatic carboxylic acids and amines, and aliphatic imides A solubilizer comprising a non-basic organic compound selected from the group consisting of a non-basic organic compound that is compatible or soluble in the high-boiling polar organic solvent used.
Is heated to a temperature at which depolymerization of the oligomer occurs under normal pressure or reduced pressure,
(2) until the remaining ratio of the melt phase of the oligomer is 0.5 or less,High boiling polar organicDissolved in a solvent,
(3) Continue heating at the same temperature to depolymerize the oligomer,
(4) distilling the produced dimer cyclic ester together with a high boiling polar organic solvent,
(5) Recover dimer cyclic ester from distillate
The manufacturing method of the alpha-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester characterized by the above-mentioned is provided.
[0009]
  Here, the “residual ratio of the melt phase” means that the volume of the oligomer melt phase formed in a solvent having substantially no dissolving power with respect to the α-hydroxycarboxylic acid oligomer such as liquid paraffin is 1 The volume ratio of the melt phase of the oligomer formed in the solvent actually used. The smaller the residual ratio of the melt phase, the greater the solvent solubility of the oligomer..
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The production method of the α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester of the present invention is a method to be called a “solution phase depolymerization method”. According to this production method, it is considered that the dimer cyclic ester can be produced efficiently for the following reasons.
  (1)Since the surface area of the coexisting oligomer is dramatically increased by depolymerizing the α-hydroxycarboxylic acid oligomer in a solution phase, preferably a homogeneous solution phase, the dimeric cyclic ester generated and volatilized from the oligomer surface The generation speed increases dramatically.
  (2)Since the contact between the oligomer molecules is suppressed by the solvent, the progress of the oligomer polycondensation reaction at the time of heating is suppressed, and the amount of the heavy product is extremely reduced. Therefore, the yield of the dimer cyclic ester is improved, and the labor for cleaning the inside of the can can be almost eliminated.
  (3)The dimer cyclic ester is produced at the distillation temperature of the high-boiling polar organic solvent, and is distilled together with the solvent. Therefore, the dimer cyclic ester hardly accumulates on the inner surface of the recovery line, and therefore the blockage of the line is prevented. Most of the trouble of collecting the accumulated material can be saved.
  (Four)Above all, since a system similar to an ordinary solvent distillation system can be used, it is easy to scale up and mass production on an industrial scale.
[0011]
α-hydroxycarboxylic acid
The production method of the present invention can be applied to a production method of a dimer cyclic ester of α-hydroxycarboxylic acid such as glycolic acid, lactic acid, α-hydroxybutyric acid, α-hydroxyvaleric acid and the like. By depolymerizing these α-hydroxycarboxylic acid oligomers in the solution phase by the method of the present invention, various dimeric cyclic esters such as glycolide and lactide can be produced. The method of the present invention is particularly suitable for the production of glycolide.
[0012]
High boiling polar organic solvent
In the production method of the present invention, the solvent used in the depolymerization of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer has a boiling point of 230 to 450 ° C., preferably 235 to 450 ° C., more preferably 260 to 430 ° C., and most preferably 280. It is a high boiling point organic solvent in the range of ~ 420 ° C. When the boiling point of the solvent is less than 230 ° C., it is difficult to depolymerize the α-hydroxycarboxylic acid oligomer (particularly, depolymerization under reduced pressure). In general, depolymerization of the oligomer requires heating to a temperature of 230 ° C. or higher. Moreover, if the boiling point of the solvent is less than 230 ° C., even if the dimer cyclic ester is generated by depolymerization, only the low boiling point solvent is first distilled off, and the dimer cyclic ester is co-distilled with the solvent. I can't. On the other hand, when the boiling point of the solvent exceeds 450 ° C., it is difficult to distill the solvent, and it is difficult to co-distill the solvent together with the dimer cyclic ester produced by the depolymerization.
The high-boiling polar organic solvent has a molecular weight of usually 150 to 500, preferably 180 to 450, more preferably 200 to 400. Even if the molecular weight of the organic solvent is less than 150 or more than 500, it is not preferable because co-distillation with the dimer cyclic ester becomes difficult.
[0013]
In the production method of the present invention, the solvent used for depolymerization is a polar organic solvent. A nonpolar or semipolar organic solvent hardly forms a homogeneous solution phase with the oligomer and is easy to phase separate. Even if a nonpolar or semipolar organic solvent is used in combination with a solubilizer described later, it is easy to phase-separate similarly. In addition, when depolymerization is performed using a nonpolar or semipolar organic solvent, even when the dimer cyclic ester produced by depolymerization is co-distilled, the dimer cyclic ester is formed on the inner surface of the recovery line. Accumulate and prone to line blockage.
In the production method of the present invention, the solvent used in the depolymerization is preferably non-basic. For example, basic organic solvents such as amine-based solvents, pyridine-based solvents, and quinoline-based solvents are not preferable because they may react with α-hydroxylcarboxylic acid oligomers and dimer cyclic esters to be formed.
[0014]
Examples of such high-boiling polar organic solvents that have high solubility in α-hydroxycarboxylic acid oligomers include aromatic carboxylic acid alkoxyalkyl esters, aliphatic carboxylic acid alkoxyalkyl esters, polyalkylene glycol ethers, polyalkylene glycol ethers, Examples include alkylene glycol esters. These high-boiling polar organic solvents are usually used alone in a proportion of 0.3 to 50 times (weight ratio) with respect to the α-hydroxycarboxylic acid oligomer, thereby depolymerizing the α-hydroxycarboxylic acid oligomer. Has a dissolving power capable of dissolving the oligomer within the above-mentioned concentration range. Among these, bis (alkoxyalkyl esters) phthalates such as di (2-methoxyethyl) phthalate, dialkylene glycol dibenzoates such as diethylene glycol dibenzoate, and polyethylene glycol ethers such as hexaethylene glycol dimethyl ether have a solubility in oligomers. From the viewpoints of chemical stability and thermal stability, it is particularly preferable. These high-boiling polar organic solvents having high dissolving power are referred to as (a) group solvents.
[0015]
  In the present invention, a high-boiling polar organic solvent having a lower ability to dissolve oligomers than the group (a) can be used. For example, aromatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid ester, aromatic ether, aliphatic ether, aromatic phosphoric acid ester, aliphatic phosphoric acid ester, aliphatic imide compound, aliphatic amide compoundThingAnd so on. These high-boiling polar organic solvents have lower solvency than the (a) group solvent at a temperature at which depolymerization of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer occurs. These high-boiling polar organic solvents having low solubility are referred to as group (b) solvents. These (b) group solvents are usually used in combination with the (a) group solvent or in combination with a solubilizer.
[0016]
Among the solvents of the group (b), the aromatic carboxylic acid ester, the aliphatic carboxylic acid ester, and the aromatic phosphoric acid ester are dilute cyclic ester elution power, chemical stability, thermal stability, etc. Particularly preferable from the viewpoint. As the aromatic carboxylic acid ester, for example, phthalic acid esters such as benzyl butyl phthalate, dibutyl phthalate, diamyl phthalate and dipropyl phthalate; and benzoic acid esters such as benzyl benzoate are preferable. Examples of the aliphatic carboxylic acid ester include adipic acid esters such as octyl adipate and sebacic acid esters such as dibutyl sebacate. Examples of the aromatic phosphate ester include tricresyl phosphate.
[0017]
Many of the solvents of group (b) can only partially dissolve at a temperature at which depolymerization of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer occurs at a high concentration of the oligomer. On the other hand, many of the solvents in group (b) are inexpensive, and many of them can give a dimer cyclic ester in a relatively high yield when the solubility in oligomers is increased. Therefore, the solubility of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer in the solvent of the group (b) is usually increased with a solubilizer.
As one method for increasing the dissolving power of the solvent of the group (b), there is a method of using it by mixing with the solvent of the group (a). The mixing ratio of the two is usually (a) :( b) = 99: 1 to 1:99 (weight ratio).
[0018]
Solubilizer
  As a method for increasing the solubility of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer in a high-boiling polar organic solvent, particularly the solvent of the group (b), there is a method using a solubilizer.
  The solubilizer used in the present invention satisfies the following requirements.
(1)AbasicOrganicA compound.
(2)It is compatible or soluble in the solvent used (may be liquid or solid).
(3)The boiling point is 230 ° C or higher, preferably 250 ° C or higher. A higher boiling point than the solvent used is preferable because it is easier to use.
(Four)For example, it has functional groups such as OH group, COOH group, and CONH group.
  Among these, those having an OH group are most preferable from the viewpoint of solubilization power and stability.
[0019]
Specific examples of the solubilizer include monohydric or divalent or higher polyhydric alcohols (including partially esterified products and partially etherified products), phenols, monovalent or divalent or higher polyvalent aliphatic carboxylic acids, and fats. Aliphatic amides of aliphatic carboxylic acids and amines, and aliphatic imides. In particular, alcohols are effective as solubilizers. Among alcohols, polypropylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, tridecanol and the like are preferable.
Although the action of this solubilizer is not yet completely clear, it acts on the end of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer chain to change the oligomer to a soluble one, and acts on the middle of the oligomer chain to convert the oligomer. Cutting, adjusting the molecular weight to make the oligomer more soluble, changing the polarity of the entire solvent system, increasing hydrophilicity to increase the solubility of the oligomer, emulsifying and dispersing the oligomer, or these It is presumed that it may be due to two or more kinds of combined actions.
[0020]
In any case, by using this solubilizer, an inexpensive (b) group solvent can be used, so that the economic effect is extremely large.
The solubilizer is usually used in a proportion of 0.1 to 500 parts by weight, preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the α-hydroxycarboxylic acid oligomer. If the proportion of the solubilizer is too small, the solubilizing effect becomes insufficient and phase separation between the oligomer and the solvent occurs. If the proportion of the solubilizer is too large, an undesirable reaction such as a reaction with the oligomer may occur depending on the kind of the solubilizer, the recovery of the solubilizer may be complicated, and from the economical viewpoint. Disadvantageous.
[0021]
Catalyst
In the method for producing an α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester of the present invention, the α-hydroxycarboxylic acid oligomer is dissolved in a high-boiling polar organic solvent and its surface area is extremely widened. The rate of ester generation or volatilization is high. Therefore, in the present invention, one of the major features of the present invention is that it is not usually necessary to use a catalyst for depolymerization. In the production method of the present invention, conventional depolymerization catalysts such as tin compounds and antimony compounds tend to destroy the homogeneous solution phase and cause phase separation, and are usually harmful. However, the use of these catalysts would be acceptable to the extent that this “solution phase depolymerization method” is not harmed.
[0022]
Method for producing oligomer
The oligomer of α-hydroxycarboxylic acid used as a starting material for the production method of the present invention can be easily synthesized by a conventional method. That is, the α-hydroxycarboxylic acid or its ester is heated at a temperature of 100 to 250 ° C., preferably 140 to 230 ° C. under reduced pressure, normal pressure or increased pressure in the presence of a condensation catalyst or a transesterification catalyst as necessary. And the condensation reaction or transesterification reaction is carried out until there is substantially no distillation of low molecular weight substances such as water and alcohol. After completion of the condensation reaction or transesterification reaction, the produced oligomer can be used as it is as a raw material for the production method of the present invention. Further, the obtained oligomer can be taken out of the reaction system and washed with a non-solvent such as benzene or toluene to remove unreacted substances and low-polymerization products before use.
As the oligomer, those having a melting point Tm of usually 140 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher are desirable from the viewpoint of the yield of the dimer cyclic ester in the depolymerization. Here, Tm is a melting point detected when the temperature is raised at a rate of 10 ° C./min in an inert atmosphere using a differential scanning calorimeter (DSC).
[0023]
Method for producing dimeric cyclic ester
The production method of the present invention is carried out by the following process.
(1) Depolymerization of an oligomer of an α-hydroxycarboxylic acid oligomer and at least one high-boiling polar organic solvent having a boiling point in the range of 230 to 450 ° C. under normal pressure or reduced pressure. Heating to a temperature
(2) dissolving the oligomer in the solvent until the residual ratio of the melt phase of the oligomer is 0.5 or less,
(3) Continue heating at the same temperature to depolymerize the oligomer,
(4) distilling the produced dimer cyclic ester together with a high boiling polar organic solvent,
(5) The dimer cyclic ester is recovered from the distillate.
[0024]
The high-boiling polar organic solvent is usually 0.3 to 50 times (weight ratio), preferably 0.5 to 20 times (weight ratio), more preferably 1 to 10 times the α-hydroxycarboxylic acid oligomer. Use at double rate (weight ratio). When the high-boiling polar organic solvent is a solvent of the group (a), it has a high dissolving power with respect to the oligomer and can be used alone. In the case of the group (b) solvent, in order to increase the solubility of the oligomer in the solvent, it is usually used by mixing with the group (a) solvent or by adding a solubilizer.
[0025]
Next, the mixture containing the α-hydroxycarboxylic acid oligomer, the high-boiling polar organic solvent and, if necessary, the solubilizing agent is heated to a temperature of 230 ° C. or higher under normal pressure or reduced pressure, whereby all of the oligomer Or most dissolves in a solvent and forms a solution phase. The production method of the present invention has the greatest feature in that oligomer depolymerization is performed in a solution phase. When the melt phase is formed without most of the oligomers being dissolved in the solvent at a temperature of 230 ° C. or higher, which is the temperature at which depolymerization occurs, the dimer cyclic ester is difficult to distill off and is heavy in the melt phase. Easy to convert. By continuing to heat most of the oligomer in a solution phase, the production rate of the dimeric cyclic ester generated and volatilized from the oligomer surface is dramatically increased.
[0026]
The heating is performed under normal pressure or reduced pressure, but it is preferable to heat under reduced pressure of 0.1 to 90.0 kPa (1 to 900 mbar). Heating is preferably performed in an inert atmosphere. Although heating temperature shall be 230 degreeC or more in which depolymerization of an oligomer occurs, it is 230-320 degreeC normally, Preferably it is 235-300 degreeC, More preferably, it is the range of 240-290 degreeC. By heating, depolymerization of the oligomer occurs, and the dimer cyclic ester is distilled together with the solvent. In the present invention, the dimer cyclic ester produced and the solvent are co-distilled by using at least one high boiling polar organic solvent having a boiling point in the range of 230 to 450 ° C. In distilling the dimer cyclic ester, if the solvent does not distill together, the dimer cyclic ester adheres to the surface of the inner wall of the line and accumulates.
[0027]
The dimer cyclic ester contained in the distillate is to cool the distillate and add a non-solvent of the dimer cyclic ester as necessary to solidify and precipitate the dimer cyclic ester. Can be easily separated and recovered. The precipitated dimeric cyclic ester is separated from the mother liquor by filtration, centrifugal sedimentation, decantation, etc., and washed or extracted with a non-solvent such as cyclohexane or ether as necessary, or ethyl acetate or the like. Further recrystallization allows further purification. Or it can also refine | purify also by the below-mentioned distillation method. On the other hand, the mother liquor from which the dimeric cyclic ester has been separated can be used as it is without being purified, or it can be recycled after it has been treated with activated charcoal and filtered and purified, or it can be re-distilled for recycling. can do.
[0028]
According to the production method of the present invention, since heavy oligomers are hardly formed at the time of heating, the labor of cleaning the inside of the can can be saved. In addition, if a heavy product adheres in the can due to some trouble or the like, it can be easily cleaned by putting the solvent or the solvent and the above-described solubilizer in the can and heating. The aforementioned high boiling polar organic solvent can elute the dimer cyclic ester at the distillation temperature in both groups (a) and (b). Therefore, since the dimer cyclic ester accumulated on the inner wall surface of the distillation line is eluted with the solvent, blockage of the line can be prevented and the dimer cyclic ester can be easily recovered.
[0029]
If the mother liquor from which the dimeric cyclic ester is separated contains other types of solvents and solubilizers in addition to one type of solvent, the separated mother liquor can be recycled as it is without being purified. It can be treated with activated carbon and purified by filtration and recycled, or it can be simply distilled or fractionated and recycled again as a solvent and / or solubilizer. Since the solubilizer is effective in dissolving the heavy product residue, particularly in the case of depolymerization using the solubilizer, the amount of the heavy product is reduced, and cleaning in the can can be omitted or reduced.
[0030]
Purification method
The “solution phase depolymerization method” of the present invention can also be applied to a purification method of a crude dimer cyclic ester. That is, using a high-boiling polar organic solvent having a dissolving power capable of dissolving the dimer cyclic ester at a distillation temperature of 230 ° C. or higher, the polar organic solvent is added to the crude dimer cyclic ester to be purified, By heating to a temperature, the dimer cyclic ester is made into a homogeneous solution, and heating is continued in this state to distill the dimer cyclic ester together with the solvent. In this case, the dimer cyclic ester is distilled together with the solvent without causing ring-opening polymerization. The co-distillate is cooled, and if necessary, a non-solvent of a dimer cyclic ester is added to solidify and precipitate the dimer cyclic ester, and the dimer cyclic ester is removed from the co-distillate. The dimer cyclic ester can be purified by a method of separation and recovery.
In this purification method, not only the solvent of the group (a) but also a part of the solvent of the group (b) can be used alone as a solvent for the dimer cyclic ester. The purification method of the dimer cyclic ester of the present invention is greatly different from the conventional purification method such as the sublimation method, and can be easily scaled up, and a large amount of the dimer cyclic ester can be industrially purified. is there.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to synthesis examples, examples, and comparative examples.
[0032]
[Synthesis Example 1]
Into a 5 liter autoclave was charged 2500 g (27.8 mol) of glycolic acid [Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] and heated at 170 ° C. to 200 ° C. over 2 hours while stirring at normal pressure, The condensation reaction was carried out while distilling. Next, the internal pressure of the can was reduced to 5.0 kPa and heated at 200 ° C. for 2 hours to distill off low-boiling components such as unreacted raw materials to prepare glycolic acid oligomers.
The oligomer obtained had a Tm of 206 ° C. and a ΔHmc of 105 J / g. Tm is a value when DSC is used and heated at a rate of 10 ° C./min in an inert atmosphere, and ΔHmc is a melting enthalpy detected at that time.
[0033]
[Reference Example 1]
  40 g of the glycolic acid oligomer prepared in Synthesis Example 1 was charged into a 300 ml flask connected to a receiver cooled with cold water, and di (2-methoxyethyl) phthalate (boiling point = about 320 ° C., molecular weight = 282) as a high boiling point polar organic solvent. ) 170 g was added. The mixture of the oligomer and the solvent was heated to 265 to 275 ° C. under a nitrogen gas atmosphere and under a reduced pressure of 12.5 kPa. The oligomer is homogeneously dissolved in the solvent and not phase separated.IkoAnd were confirmed visually. The depolymerization reaction was started by heating, and the produced dimer cyclic ester and the solvent were co-distilled and accumulated in the receiver. Co-distillation was continued by heating in the above temperature range until dimer cyclic ester stopped substantially, and the distillate was collected in a receiver.
[0034]
After completion of the co-distillation, the inside of the flask was observed, but there was almost no residue of heavy products. Adhesion of the dimeric cyclic ester was observed on the distillation line between the flask and the receiver, but the accumulated amount was very small. About 2-fold volume of cyclohexane as a non-solvent was added to the co-distillate collected in the receiver, and left to stand overnight to precipitate dimer cyclic ester crystals, which were collected by filtration. The obtained dimer cyclic ester was washed again with cyclohexane, recrystallized using ethyl acetate, and dried under reduced pressure. The yield of the dimer cyclic ester was 81% by weight. Table 1 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
The distillation by depolymerization was stopped when the distillation of the dimer cyclic ester substantially stopped. This is because only the solvent will be distilled out even if the distillation is continued. Therefore, the yield was calculated from the following formula.
Yield = (a / b) × 100
a: Amount of recovered dimer cyclic ester
b: Amount of oligomer charged
[0035]
[Reference example 2]
  Reference example 1Except that the high-boiling polar organic solvent was changed to diethylene glycol dibenzoate (boiling point = about 375 ° C., molecular weight = 375), and the pressure in the can was 4.5 kPa,Reference example 1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0036]
[Example1]
  40 g of the glycolic acid oligomer prepared in Synthesis Example 1 was charged into a 300 ml flask connected with a receiver cooled with cold water, 170 g of benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312) as a high boiling polar organic solvent, and solubilization As an agent, 4 g of polypropylene glycol (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C. or higher, molecular weight = about 400) was added. The mixture of the oligomer, the solvent and the solubilizer was heated to 265-275 ° C. under a nitrogen gas atmosphere and under a reduced pressure of 5.0 kPa. The oligomer was uniformly dissolved in a solvent containing a solubilizer and depolymerization was started. When heating was continued in the above temperature range, the produced dimer cyclic ester and the solvent co-distilled and accumulated in the receiver. Co-distillation was continued until the distillation stopped substantially, and the distillate was collected in a receiver.
  After completion of the co-distillation, the inside of the flask was observed, but there was almost no residue of heavy products. In addition, although the dimer cyclic ester was found to adhere to the distillation line between the flask and the receiver, the accumulated amount was very small. About 2-fold volume of cyclohexane as a non-solvent was added to the co-distillate collected in the receiver, and left to stand overnight to precipitate dimer cyclic ester crystals, which were collected by filtration. The obtained dimer cyclic ester was washed again with cyclohexane, recrystallized using ethyl acetate, and dried under reduced pressure. The yield of the dimer cyclic ester was 85% by weight. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0037]
[Example2]
  Example1, High-boiling polar organic solvent is dibutyl phthalate (boiling point = about 340 ° C., molecular weight = 278), solubilizing agent is polypropylene glycol [manufactured by Pure Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C. or higher, molecular weight = About 400] Example except that the pressure inside the can was changed to 20.0 kPa to 8 g.1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0038]
[Example3]
  Example1, A high-boiling polar organic solvent is tricresyl phosphate (boiling point = about 420 ° C., molecular weight = 368), a solubilizing agent is polypropylene glycol [manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C. or more, Molecular weight = about 400] Example except that the pressure inside the can was changed to 8.4 g and the pressure inside the can to 0.7 kPa, respectively.1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0039]
[Example4]
  Example1In Example 1, except that the solubilizer was changed to 2.4 g of polyethylene glycol [manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PEG # 300, boiling point = about 400 ° C. or higher, molecular weight = about 300].1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0040]
[Example5]
  Example1In this case, the high-boiling polar organic solvent is benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312), and the solubilizer is glycerin [manufactured by Junsei Kagaku Co., Ltd. Except for changes, the example1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0041]
[Example6]
  Example1In Example 1, except that the solubilizer was changed to 2 g of tetraethylene glycol (boiling point = 327 ° C., molecular weight = 194).1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0042]
[Example7]
  Example1In Example 1, except that the solubilizer was changed to 10 g of tridecanol (boiling point = 274 ° C., molecular weight = 200).1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0043]
[Example8]
  Example1In Example 1, except that the amount of the solubilizer polypropylene glycol (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C. or higher, molecular weight = about 400) was changed to 2.2 g.1In the same manner, a dimer cyclic ester was produced from a glycolic acid oligomer. Table 1 collectively shows depolymerization conditions, in-can conditions, and yield.
[0044]
[Table 1]

[0045]
(footnote)
(* 1) Solvent
DMEP = di (2-methoxyethyl) phthalate
DEDB = diethylene glycol dibenzoate
BBP = benzyl butyl phthalate
DBP = dibutyl phthalate
TCP = tricresyl phosphate
(* 2) Solubilizer
PPG = Polypropylene glycol
PEG = polyethylene glycol
TEG = tetraethylene glycol
(* 3) Addition amount
This is the amount (parts by weight) of the solubilizing agent with respect to 100 parts by weight of the oligomer.
(* 4) Melt phase remaining rate
A mixture of the same preparation composition as in each of the examples and comparative examples was charged into a graduated test tube, heated to the depolymerization temperature, the volume of the oligomer melt phase formed was read from the scale, and liquid paraffin (solubility to oligomers) The volume of the oligomer melt phase was determined when the solvent was replaced with (substantially no).
[0046]
[Comparative Example 1]
40 g of the glycolic acid oligomer prepared in Synthesis Example 1 was charged into a 300 ml flask connected to a receiver cooled with cold water, and 170 g of liquid paraffin (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added as an organic solvent. The mixture of the oligomer and the solvent was heated to 265 to 275 ° C. under a nitrogen gas atmosphere and a reduced pressure of 90.0 kPa. It was visually confirmed that the oligomer formed a melt phase and was phase-separated from the solvent. Since there was no distillation of the dimer cyclic ester and only the solvent was collected and accumulated in the receiver, the distillation was stopped halfway. Almost all of the oligomers became heavy and remained in the can. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0047]
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, the same operation as in Comparative Example 1 was conducted except that the organic solvent was changed to o-dichlorobenzene (boiling point = about 180 ° C., molecular weight = 147) and the heating temperature was changed to 170 to 180 ° C. It was visually confirmed that the oligomer formed a melt phase and was phase-separated from the solvent. Since the boiling point of the solvent was low, there was no distillation of the dimer cyclic ester by heating, and only the solvent was distilled off and accumulated in the receiver. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0048]
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 1, the same operation as in Comparative Example 1 was conducted except that the organic solvent was changed to 1,2,4-trichlorobenzene (boiling point = 213 ° C., molecular weight = 181) and the heating temperature was changed to 200 to 210 ° C. did. It was visually confirmed that the oligomer formed a melt phase and was phase-separated from the solvent. Since the boiling point of the solvent was low, the dimer cyclic ester was not distilled, and only the solvent was collected in the distillation receiver, so that the distillation was stopped halfway. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0049]
[Comparative Example 4]
Comparative Example 1 except that the organic solvent was changed to benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312), the internal pressure of the can was 5.0 kPa, and the temperature was raised to 265 to 310 ° C. in Comparative Example 1. The oligomer was operated in the same manner as in 1. The oligomer was visually confirmed to form a melt phase and phase-separated from the solvent, and the dimer cyclic ester was distilled until the temperature in the can reached about 290 ° C. When the temperature exceeded about 290 ° C., the decomposition of benzyl butyl phthalate started and phthalic anhydride was distilled off, and the dimer cyclic ester was extremely polar because the oligomer and the solvent were in phase separation. Only a small amount was produced, and Table 2 shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0050]
[Comparative Example 5]
Comparative Example 1 except that the organic solvent was changed to dibutyl phthalate (boiling point = 340 ° C., molecular weight = 278), the internal pressure of the can was 20.0 kPa, and the temperature was raised to 265-305 ° C. in Comparative Example 1. It was confirmed by visual observation that the oligomer formed a melt phase and was phase-separated from the solvent, and almost no dimer cyclic ester was distilled up to about 290 ° C. Dibutyl phthalate decomposition began and phthalic anhydride was distilled off above about 290 ° C. Dimer cyclic ester was not formed because the oligomer and solvent were in phase separation. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0051]
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 1, except that the organic solvent was changed to tricresyl phosphate (boiling point = about 420 ° C., molecular weight = 368), the pressure in the can was 1.0 kPa, and the temperature was raised to 265 to 310 ° C. The same operation as in Comparative Example 1 was performed. It was visually confirmed that the oligomer formed a melt phase and was phase-separated from the solvent. Distillation of the dimer cyclic ester was hardly observed up to about 300 ° C. in the can. When the temperature exceeded about 300 ° C., tricresyl phosphate began to decompose, and the liquid in the can became black. Since the oligomer and the solvent were in a phase-separated state, a dimer cyclic ester was not generated. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0052]
[Comparative Example 7]
In Comparative Example 1, the organic solvent was changed to benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312), and polypropylene glycol (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C.) as a solubilizer. As described above, the same operation as in Comparative Example 1 was conducted except that 0.8 g was added, the internal pressure of the can was 5.0 kPa, and the temperature was raised to 265 to 275 ° C. Since the addition amount of the solubilizing agent was small, it was visually confirmed that the oligomer formed a considerable amount of melt phase and phase-separated from the solvent. Since the oligomer and the solvent were in a phase-separated state, a small amount of dimer cyclic ester was initially distilled, but immediately stopped. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0053]
[Comparative Example 8]
In Comparative Example 1, the organic solvent was changed to benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312), and further, polyethylene glycol (manufactured by Junsei Co., Ltd., PEG # 300, boiling point = about 400 ° C.) as a solubilizer. As described above, the same operation as in Comparative Example 1 was performed except that 0.8 g was added, the internal pressure of the can was 5.0 kPa, and the temperature was raised to 265 to 275 ° C. Since the addition amount of the solubilizing agent was small, it was visually confirmed that the oligomer formed a considerable amount of melt phase and phase-separated from the solvent. Since the oligomer and the solvent were in a phase-separated state, a slight amount of dimer cyclic ester was initially distilled, but immediately did not. Table 2 collectively shows the depolymerization conditions and the inside of the can.
[0054]
[Table 2]

[0055]
(footnote)
(* 1) Solvent
o-DCB = ortho-dichlorobenzene
1,2,4-TCB: 1,2,4-trichlorobenzene
DBP = dibutyl phthalate
BBP = benzyl butyl phthalate
TCP = tricresyl phosphate
(2 *) Solubilizer
PPG = Polypropylene glycol
PEG = polyethylene glycol
(* 3) Addition amount
This is the amount (parts by weight) of the solubilizing agent with respect to 100 parts by weight of the oligomer.
(* 4) Melt phase residual ratio: the same as the footnote in Table 1.
[0056]
[Example9]
  1 kg of glycolic acid oligomer prepared in the same manner as in Synthesis Example 1, 4 kg of benzyl butyl phthalate (boiling point = 370 ° C., molecular weight = 312), and polypropylene glycol [manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., PPG # 400, boiling point = about 450 ° C. As described above, 150 g of molecular weight = about 400] was charged into a 10-liter flask connected with a water-cooled receiver, and heated to 265-275 ° C. under a nitrogen gas atmosphere and a reduced pressure of 5.0 kPa. Dissolved uniformly in the solvent and no phase separation was observed, followed by depolymerization by heating in the above temperature range, and dimer cyclic ester formed was distilled together with dibutyl phthalate and collected in a receiver. About 2 volumes of cyclohexane was added to the distillate as a non-solvent, and the mixture was allowed to stand overnight to precipitate dimer cyclic ester crystals. The crystals were filtered off, washed with cyclohexane, then recrystallized from ethyl acetate and dried in vacuo, resulting in the recovery of 0.75 kg of the dimeric cyclic ester. It can be seen that scale-up is possible.
[0057]
[Reference example 3]
  Using a glycolic acid oligomer prepared in the same manner as in Synthesis Example 1, the solution was dissolved at a temperature of 270 to 320 ° C. under a nitrogen gas atmosphere under a reduced pressure of 0.1 to 1.0 kPa by a conventional degeneration method using a sublimation tube. Polymerized to prepare the crude dimer cyclic ester. The purity of the crude dimer cyclic ester was 89.8% (gas chromatographic method). A 300 ml flask connected with a receiver cooled with ice water was charged with 20 g of a crude dimer cyclic ester and 200 g of benzyl butyl phthalate (boiling point = about 370 ° C., molecular weight = 312) as a solvent for co-distillation. The dimer cyclic ester and the solvent were co-distilled at a temperature of 0 ° C. under a nitrogen gas atmosphere under a reduced pressure of 5.0 kPa. About 2-fold volume of cyclohexane was added to the distillate collected by the receiver as a non-solvent, and the mixture was allowed to stand overnight to precipitate dimer cyclic ester crystals. The precipitated crystals were filtered off, washed with cyclohexane, then recrystallized from ethyl acetate and dried in vacuo. The purity of the obtained dimer cyclic ester was 99.9%.
[0058]
  Purity was measured by gas chromatography under the following conditions.
(1)Sample solution: acetonitrile 0.1 wt% solution
(2)Sample volume: 1 μl
(3)Column: TC-17 (capillary column manufactured by GL Science Co., Ltd.)
・ Inner diameter 0.53mmφ, 30m length,
・ Filler: Phenyl polysiloxane / methyl polysiloxane mixture
・ Filler: 1.0 μm film layer
(Four)Temperature: 80 ° C (5 minutes retention), raised to 290 ° C at 5 ° C / minute
・ Detector 300 ℃
(Five)Carrier gas: Helium 30ml / min
[0059]
【The invention's effect】
According to the production method of the present invention, economical mass production of α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester, particularly glycolide, which has been difficult and difficult to mass-produce by conventional depolymerization, has become possible. . As a result, the α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester, which has heretofore been used only in a very special field such as the medical field for cost reasons, has been used in the field of biodegradable plastics with low environmental impact. In addition, it can be widely used for general plastics.

Claims

In a method for producing an α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester by depolymerizing an α-hydroxycarboxylic acid oligomer,
(1) A) α-hydroxycarboxylic acid oligomer,
B) Aromatic carboxylic acid alkoxyalkyl ester, aliphatic carboxylic acid alkoxyalkyl ester, polyalkylene glycol ether, polyalkylene glycol ester, aromatic carboxylic acid ester, aliphatic carboxylic acid ester, aromatic ether, aliphatic ether, aromatic At least one high-boiling polar organic solvent selected from the group consisting of phosphate esters, aliphatic phosphate esters, aliphatic imide compounds, and aliphatic amide compounds, and having a boiling point in the range of 230 to 450 ° C., and C) From monohydric or dihydric or higher polyhydric alcohols, phenols, monohydric or bivalent or higher polyhydric aliphatic carboxylic acids, aliphatic amides of aliphatic carboxylic acids and amines, and aliphatic imides Compatible with or compatible with the high-boiling polar organic solvent used. Heating a mixture containing a solubilizer composed of a non-basic organic compound that is soluble and has a boiling point of 230 ° C. or higher to a temperature at which depolymerization of the oligomer occurs under normal pressure or reduced pressure;
(2) The oligomer is dissolved in the high-boiling polar organic solvent until the residual ratio of the melt phase of the oligomer is 0.5 or less,
(3) Continue heating at the same temperature to depolymerize the oligomer,
(4) distilling the produced dimer cyclic ester together with a high boiling polar organic solvent,
(5) A method for producing an α-hydroxycarboxylic acid dimer cyclic ester, wherein the dimer cyclic ester is recovered from a distillate.

The process according to claim 1, wherein the high-boiling polar organic solvent has a molecular weight in the range of 150 to 500.

The process according to claim 1 or 2, wherein the high-boiling polar organic solvent is at least one selected from the group consisting of bis (alkoxyalkyl esters) phthalate, dialkylene glycol dibenzoate, and polyethylene glycol ether.

The process according to claim 1, wherein the non-basic organic compound of the solubilizer is a monohydric or dihydric or higher polyhydric alcohol.

The process according to claim 4, wherein the monohydric or dihydric or higher polyhydric alcohol is an alcohol selected from the group consisting of polypropylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, and tridecanol.

The production method according to claim 1, wherein the α-hydroxycarboxylic acid oligomer is a glycolic acid oligomer.

A mixture containing 30 to 5,000 parts by weight of a high-boiling polar organic solvent and 0.1 to 500 parts by weight of a solubilizer with respect to 100 parts by weight of an α-hydroxycarboxylic acid oligomer is obtained under normal pressure or reduced pressure. The manufacturing method of any one of Claims 1 thru | or 6 heated to the temperature of -320 degreeC.