JP5444249B2 - α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルの製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- C07D319/12—1,4-Dioxanes; Hydrogenated 1,4-dioxanes not condensed with other rings
Description
本出願は、参照により本明細書に援用される2007年12月26日出願の米国仮特許出願第61/008,654号明細書の優先権を主張するものである。
a.− Ca(OH)2(またはCaCO3)の存在下での、選び抜かれた細菌による選び抜かれた炭水化物の発酵は、乳酸カルシウム(CaLac2)の溶液中の細菌の懸濁液の生成をもたらす。
b.− 細菌は、遠心分離または濾過によって分離され、廃棄される(特許文献2)。
c.− 濾液は、石膏(硫酸カルシウム二水和物)の沈澱及び約10重量%の溶液としての乳酸(LA)の遊離をもたらす、硫酸と反応する(特許文献3)。
d.− 当該溶液は、蒸留によって85〜88重量%LAに濃縮される。
e.− 濃縮されたLA溶液は、均一触媒の存在下に、より多くの水が分離される、減圧蒸留塔でプレ重合を受ける。
f.− プレポリマーの分子量は約1000であるにすぎないので、その機械的特性は工業的使用に好適ではない。
g.− プレポリマーは次に、減圧下で、選び抜かれた触媒の存在下にバックバイティング(back−biting)によって解重合され、気相で反応器を出たLDは液体として凝縮するかまたは蒸留塔に直接供給されて(LA、その軽いオリゴマーの幾らか、水、LDの望ましくないエナンチオマーなどと混ざり合った)液体粗LDを生成する(特許文献4)。
h.− 粗LDは、水での液−液抽出、引き続き水溶液からの結晶化によってさらに精製される(特許文献5)。
i.− 遠心分離は、精製されたLDのケーキを生じるが、不純物レベルは依然として余りにも高いので、最後の操作が必要とされる:
j.− 重力流によって不純物を除去するための結露を伴う(with sweating)溶融結晶化。
− 対応するα−ヒドロキシ酸のアルカリ土類金属塩が前記α−ヒドロキシ酸及び水と混合される工程と;
− 対応するα−ヒドロキシ酸の線状二量体のアルカリ土類金属塩の水和物が沈澱するように、混合物が蒸発−結晶化によって処理される工程と;
− 水和塩が脱水されて対応する無水塩を生じる工程と;
− 無水塩が(好ましくは水蒸気または不活性キャリアの存在下に)熱分解されて、対応するα−ヒドロキシ酸の環状ジエステルを放出し、アルカリ土類金属水酸化物を固体残渣として残す工程と
を含む、方法に関する。
A.− Mg(OH)2の存在下での選び抜かれた炭水化物の発酵(図面の上方左隅の発酵槽F)は、乳酸マグネシウム(MgLac2)の溶液中の細菌の懸濁液の生成をもたらす。
B.− 細菌は遠心分離(デカンター−遠心分離機DC)または濾過によって分離され、廃棄される。
C.− 濾液(または遠心分離液)、乳酸マグネシウムの溶液は、水の蒸発(エバポレーターE)によって濃縮される。
D.− 冷却結晶化(装置CC)は、乳酸マグネシウムの水和物(結晶化温度が十分に低い場合には三水和物)の分離をもたらす。
E.− 遠心分離(フィルター−遠心分離機FC1)によるこれらの結晶の分離;より多くのMgLac2三水和物(MgLac2 TH)の分離のための母液のさらなる処理及びブリード液の分離。
F.− 無水MgLac2を得るための大気圧で及び150℃より下の温度での三水和物のゆっくりした脱水(乾燥オーブンDH1)(CaLac2の類似の事例については、Yukoho Sakataら、「Characterization of dehydration and hydration behaviour of calcium lactate pentahydrate and its anhydrate」、Colloids and Surfaces B:Biointerfaces、46(2005)、135−141ページを参照されたい)。
G.− LA蒸気の生成のために十分に高い、かつ、残留Mg(OH)2の分解を防ぐのに十分に低い温度(250℃未満)での無水MgLac2の水蒸気の存在下での熱分解(反応器PyR1)。十分な純度の市販の乳酸が入手可能である場合、それが、ここに記載されるように製造されたものの代わりに次工程のために使用されてもよい。
H.− エバポレーターEで生成した濃縮MgLac2溶液の残りの半分への生成したLA蒸気の吸収、引き続き縮合反応及び水和ラクトイル乳酸マグネシウム(MgLacOLac2・nH2O)の結晶化(エバポレーター−晶析装置ECで)。
I.− 遠心分離(フィルター−遠心分離機FC2)による結晶の分離;より多くの水和MgLacOLac2の分離のための母液2のさらなる処理及びブリード液の分離。
J.− 無水ラクトイル乳酸マグネシウム(MgLacOLac2)を得るための大気圧での水和ラクトイル乳酸マグネシウムの脱水(乾燥オーブンDH2)。
K.− LD蒸気の生成のために十分に高い、かつ、残留Mg(OH)2の分解を防ぐのに十分に低い温度(350℃より下)での無水MgLacOLac2の、好ましくは水蒸気または不活性キャリアの存在下での熱分解(反応器PyR2)。これは、5%(8.3%)に近いMg対ラクテートの比での、及びMgにとって可能な究極の程度の分散での、PLAの熱分解(Toru Motoyama、2007)に似ている。
L.− 厳密な温度制御下に、熱交換器の垂直管上への円筒形固体層としてのLDの選択的脱昇華
M.− 不純な粘性溶液が生成するが、溶融晶析装置で起こるものとは対照的に、不純物が重力によってではなく選択的な昇華によって排出されるように「結露」を誘導するためのこの層の再加熱。
N.− 最後の工程は、溶融結晶化におけるもの、すなわち、層の完全な溶融による精製結晶の排出に似ている。
乳酸マグネシウム二水和物(PURAMEX(登録商標)MG)を4時間の間ずっと185℃で大気圧にて脱水した。20.2gの生じた無水和物を22.5gの80%乳酸(PURAC FCC80)と十分に混合した(乳鉢)。均一な、かなり流動性の混合物を110℃で2.5時間反応するに任せ、それは完全な固化をもたらした。
F1:3%LD、7%乳酸(LA)の二量体、90%LA
F2:88%LD、5%LA二量体、7%LA
a.− ラクトイル乳酸マグネシウム二水和物は、持ち込まれた無水和物及び水と乳酸との反応によって160℃以下で大気圧下に製造された。
b.− 160℃で圧力を6mbarに下げると、遊離水の蒸留をもたらした。
c.− 減圧下に温度を280℃まで段々と上げると、水和したラクトイル乳酸マグネシウムの脱水をならびに水酸化マグネシウム及びラクチドへのその分解をもたらし、前者はボイラー中に残り、後者は主としてF2に凝縮した。
Claims (13)
- α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルの合成方法であって、
− 対応する前記α−ヒドロキシ酸のアルカリ土類金属塩を、前記α−ヒドロキシ酸及び水と混合する工程と;
− 対応する前記α−ヒドロキシ酸の線状二量体のアルカリ土類金属の水和塩が沈澱するように、混合物を蒸発−結晶化によって処理する工程と;
− 前記水和塩を脱水して対応する前記α−ヒドロキシ酸の、アルカリ土類金属の無水塩を生成する工程と;
− 前記無水塩を熱分解して、対応する前記α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルを放出し、アルカリ土類金属水酸化物を固体残渣として残す工程と
を含み、
前記α−ヒドロキシ酸が、乳酸及びグリコール酸から選択される、方法。 - 前記α−ヒドロキシ酸の対応するアルカリ土類金属塩が発酵によって生産するように、アルカリ土類金属水酸化物を砂糖及び細菌を含む反応媒体に加える、請求項1に記載の方法。
- 前記α−ヒドロキシ酸が、乳酸である、請求項1または2に記載の方法。
- アルカリ土類金属が、Mg、Ca、Zn、Al、及びFeから選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 唯一の主反応剤がアルカリ土類金属塩の水溶液である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水溶液を蒸発によって濃縮する、請求項5に記載の方法。
- 対応する前記α−ヒドロキシ酸のアルカリ土類金属の水和塩が沈澱するように、濃縮した前記水溶液の半分を冷却する、請求項6に記載の方法。
- 前記水和塩を母液から分離して、さらに脱水して対応する前記α−ヒドロキシ酸の、アルカリ土類金属の無水塩を生成する、請求項7に記載の方法。
- 前記無水塩を水蒸気の存在下、温和な温度で熱分解し、前記α−ヒドロキシ酸を放出し、アルカリ土類金属水酸化物を固体残渣として残す、請求項8に記載の方法。
- − 前記α−ヒドロキシ酸が蒸気形態にあり、請求項7に記載の濃縮溶液の残りの半分に吸収され、そして対応する前記α−ヒドロキシ酸の線状二量体のアルカリ土類金属の水和塩が沈澱するように、蒸発−結晶化によって処理し;
− 前記水和塩をその母液から分離して、さらに脱水して対応する前記α−ヒドロキシ酸の、アルカリ土類金属の無水塩を生成し;
− 前記無水塩を温和な温度で熱分解して、対応する前記α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルを蒸気として放出し、アルカリ土類金属水酸化物を固体残渣として残す
請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。 - アルカリ土類金属水酸化物が発酵槽にまたはα−ヒドロキシ酸中和反応器に再循環される、請求項10に記載の方法。
- 前記α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルの蒸気を凝縮し、結露によりその場で精製し、不純物を蒸発によって主として除去する、請求項10または11に記載の方法。
- − 前記α−ヒドロキシ酸が液体または固体形態にあり、蒸留または液体抽出によって固体残渣から分離して、続いて請求項7に記載の濃縮溶液の残りの半分と反応させ、そして対応する前記α−ヒドロキシ酸の線状二量体のアルカリ土類金属の水和塩が沈澱するように、蒸発−結晶化によって処理し;
− 前記水和塩をその母液から分離して、さらに脱水して前記α−ヒドロキシ酸の、アルカリ土類金属の無水塩を生成し;
− 前記無水塩を温和な温度で熱分解して、固体残渣としてのアルカリ土類金属水酸化物中に取り込まれた固体または液体として対応する前記α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルを生じ;
− 前記環状ジエステルを、液−固抽出工程によって固体残渣から、続いて、蒸留または結晶化によって溶液から分離する
請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
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