WO2004014890A1

WO2004014890A1 - ラクチドの精製方法

Info

Publication number: WO2004014890A1
Application number: PCT/JP2003/010127
Authority: WO
Inventors: Hitomi Ohara; Masahiro Ito; Seiji Sawa; Tomoaki Fujii; Kentaro Otawara
Original assignee: Kureha Tekunoenji K.K.
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2004-02-19
Also published as: AU2003254894A1; JP2005220023A; JP4555541B2

Abstract

熱変質を生じることなく低い消費エネルギで、粗ラクチドを精製してD体又はL体の光学純度の高いラクチドを得ることができるラクチドの精製方法を提供することを目的とする。ラクチドの精製方法において、D-ラクチド及びL-ラクチドの総量に対するD-ラクチド又はL-ラクチドの含有量が80質量%以上である固体の粗ラクチドを、縦方向に延びる筒型の精製塔1の下部に設けられた原料の仕込口3へ原料として投入し、精製塔1に配設された攪拌装置2で原料を上昇させながら攪拌し、精製塔1内でD-ラクチド又はL-ラクチドの降下融解液と上昇原料との向流接触により原料を精製し、上記精製塔1の上部に設けられた取出口4から精製後の固体のラクチドを製品として取り出す。

Description

明細書ラクチドの精製方法技術分野 .

本発明は、ラクチドの精製方法であって、特に D体又は L体の光学純度の高いラクチドを得るものに関する。背景技術

ポリマー製造に用いられる出発原料としては、乳酸の二量体環状エステルであるラクチドが知られている。

ラクチドを構成する乳酸には D体、 L体の光学異性体、すなわち D—乳酸、 L一乳酸が存在するため、これら光学異性体の組み合わせによってラクチドにも D体、 L体、メソ体の光学異性体、すなわち D—ラクチド、 Lーラクチド、メソ一ラタチドがあり、ラタチドの固体若しくは液体中にはこれらの光学異性体が混在することとなる。

ポリマー製造に際して、出発原料としてのラクチド中の D体又は L体の光学純度は、最終製品としてのポリマーの品質に大きな影響を与えるため、光学純度の高いラクチドが必要となる。 _ "

し力しながら、 D—ラクチドと L—ラクチドの物理的性質は互いに大変似力よっているため、 D—ラクチド或いは Lーラクチドのみを精製することは難しい。

従来では、特許第 2880063号にて示されているように、粗ラクチドを結晶化させた後に部分融解することで精製を行ない、この結晶化と部分融解を繰り返すことにより精製精度の向上を図っている。

しかしながら、上述の従来の精製方法では、回分操作の繰り返しであり、ラクチドの結晶化及び部分溶解の操作を複数回繰り返すため、エネルギ消費が大きレ、。又、これらの繰り返しによりラタチドに対する熱履歴も長くなるため、精製目的とするラクチドが熱変質する可能性があり、最終製品としてのラクチドの品質が均質でなくなるおそがある。

そこで、本発明は、熱変質を生じることなく低い消費エネルギで、粗ラクチドを精製して D体又は L体の光学純度の高レ、ラクチドを得ることができるラクチドの精製法を提供することを目的とする。発明の開示

本発明は、上記の目的を達成する方法のための装置として、縦方向に延びる筒型の精製塔の下部に原料の供給口と上部に精製後の結晶を製品として取り出すための取出口とをそれぞれ設け、原料の攪拌のための撹拌装置を上記精製塔内に配置した精製塔を用いて、精製が行われる。

本発明は、ラクチドの精製方法において、 D—ラクチド及び Lーラクチドの総量に対する D—ラクチド又は L—ラクチドの含有量が 80質量％以上である固体の粗ラクチドを、縦方向に延びる筒型の精製塔の下部に設けられた原料の供給口へ原料として投入し、精製塔に配設された攪拌装置で原料を上昇させながら攪拌し、精製塔内で D—ラクチド又は Lーラクチドの降下融解液と上昇原料との向流接触により原料を精製し、上記精製塔の上部に設けられた取出口力精製後の固体のラクチドを製品として取り出すことを特徴としてレ、る。

力かる本発明にあっては、原料の精製は精製塔内での精製結晶成分の降下融解液と上昇原料との向流接触によりなされる。すなわち、 D—ラクチド及び L—ラクチドの総量に対する D—ラクチド又は Lーラクチドの含有量が 80質量％以上である固体の粗ラクチドと高純度の D—ラクチド又は Lーラクチドの融解液を向流で接触させて、粗ラクチドの表面に付着している母液及び不純物を洗い流すと共に結晶内部に取り込まれてしまった母液及び不純物を発汗作用により精製を行レ、、結晶の表面に付着している不純物としての L—ラクチド又は D—ラクチドを洗い流すと共に結晶内部に取り込まれてしまった不純物としての L—ラクチド又は D—ラクチドを発汗作用により精製を行って D体又は L体について高い光学純度のラクチドを得る方法を、本願発明者は見出した。図面の簡単な説明

図 1は本発明を実施するための精製装置の一例を示し、図 1 (A)は縦断面図、図 1 (B)は図 1 (A)における B— B拡大断面図であり、図 2は本発明を実施するための精製装置の他の例を示す縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態におけるラクチドの精製方法について説明する。

ラタチド .

ラクチドは、乳酸オリゴマーを乳酸単位で解重合等して得られる環状二量体である力かるラクチドを精製してラクチドの L体又は D体の光学純度の高い製品として得るためには、粗ラクチドを精製する。精製に際しては、下述する図 1そして図 2に示されるいずれの形式の装置も使用することが可能である。尚、粗ラクチドの製造方法については、後で詳述する。

ここで、ラクチドの L体の光学純度、光学純度 (L)は、次の式で示される。尚、 D体についても同様である。

光学純度 (U % = { (L体の含有量一 D体の含有量) / (L体の含有量 + D体の含有量） } X 100

先ず、精製方法に先立ち、本発明方法に使用可能な、図 1又は図 2に示す両形式の装置について説明する。図 1の装置において、精製塔 1は、図 1 (A)に見られるように、縦型筒状をなしており、内部に撩拌装置 2が配設されている。攪拌装置 2は、図 1 (B)のごとく、縦に延びる回転軸体 2Aを二本有し、後述の供給口 3から精製塔 1内に供給された固体の粗ラクチドを解きほぐしながら精製塔 1内を上昇させるベく各回転軸体² Aに複数の攪拌翼 2Bが取りつけられている。二本の回転軸体 2Aは、同方向に回転してもあるいは逆方向に回転していてもよレ、。いずれにしても、攪拌翼 2Bは回転軸体 2Aの回転時に上昇流を形成するような水平面に対しての傾角を有していることが好ましい。二つの回転軸体 2Aに取りつけられた攪拌翼 2Bは、本実施形態では図 1 (B)に見られるように、上方から見たときに両方の攪拌翼 2Bの回転面が一部重なり合うようになっている _c この重なり合う領域にて攪拌能力は向上する。この攪拌能力が大きいほど、粗ラクチドの精製時における洗浄効果が向上する。

上記精製塔 1の下部には供給口 3が設けられており、ここ力原料として固体の粗ラクチドが供給されるようになっている。この供給口 3には、図示していないが、スクリユーフィーダ一等の供給装置が設けられていて、固体の粗ラクチドを精製塔 1内へ押し込むことが可能となっている。

上記精製塔 1の上部には、精製後の固体のラクチドを製品として取り出すための取出口 4と、高純度の Lーラクチド又は D—ラクチドの融解液を外部力精製塔 1内へ供給するための融解液供給手段 5とが設けられてレ、る。上記融解液供給手段 5は、ノズルゃスプレー、供給管等の形態をなしており、温度等の状況が予め正確に判っている融解液が所定量だけ供給されるようになっている。

さらに、上記精製塔 1内の下部に濾過装置 6が配設されていると共に、底部には不純物^ 出口 7が設けられてレ、る。

次に、他の形式の装置としての図 2装匱を説明するが、ここでは、図 1装置と共通部位には同一符号を付してある。この図 2の装置は、図 1における融解液供給手段 5に代えて加熱溶融器 14が設けられている以外は、図 1と同様の構成となっている。

加熱溶融器 14は、精製後の固体ラクチドを精製塔 1内力取り出すための取り出し口 4より低い位置で精製塔 1内に配設される。この加熱溶融器 14は、精製塔 1内を上昇してくる固体のラクチドを加熱して、その一部を溶融して融解液として精製塔 1内を流下させる。この加熱溶融器 14としては、例えば電気ヒータ、熱交換器等が好適に使用できる。

尚、攪拌装置 2としては、複数の攪拌翼 2Bが取り付けられた回転軸体 2Aを 2本とするものを例示した力このような回転軸体 2Aは 1本或いは 3本以上であってもよレ、。次に、力かる装置を用いての粗ラクチドを L—ラタチドについて精製する方法を説明する。尚、粗ラクチドはいずれの装置を用いても、同様に精製される。

乳酸オリゴマーを解重合して得られた Lーラクチドを主成分とする固体の粗ラクチドは、精製塔 1の下部に設けられた供給口 3からスクリューフィーダ一等の供給装置により精製塔 1内へ供給される。その際、固体の粗ラクチドは、液状成分を多く含有する場合には濾過等により液状成分を除去した後に供給口 3に投入され、液状成分の含有量が少ない場合にはそのまま供給口 3に投入される。尚、 Lーラクチドと D—ラクチドの混合物における Lーラクチドと D—ラクチドの組成比が 1： 4或いは 4： 1で共融組成物を形成するので、精製塔 1に供給される粗ラクチド中の L一ラクチド及び D—ラクチドの総量に対する Lーラクチドの含有量 (以下、 L体の含有量という）は 80質量％以上 (L体の光学純度は 60%以上）でなければならない。又、精製塔 1に供給される粗ラクチド中の L体の含有量は、好ましくは 90質量％以上、更に好ましくは 95質量％以上である。

精製塔 1に供給された固体の粗ラクチドは、複数の攪拌翼 2Bによって攪拌されな力 ¾精製塔 1内を上昇する。この固体の粗ラクチドの一部は精製塔 1内上部の加熱溶 S!器 14により融解され或いは供給手段 5により外部から供給される高純度の L—ラタチドと共に降下融解液となり、上昇する粗ラクチドとの向流接触により粗ラクチド表面に付着している母液や D—ラクチド等の不純物を洗い流すと共に粗ラクチド内部に取り込まれてしまった母液や D—ラクチド等の不純物を発汗作用により除去して精製を行う。尚、降下融解液としての高純度の L—ラクチドは、 L体の含有量が、精製塔 1内を上昇する粗ラクチドとの接触初期において 90質量％以上であることが好ましぐ更には 95質量％以上であることが好ましい。このような降下融解液としての高純度の L ーラクチドは、精製後のラクチドを融解することにより容易に得ることができる。又、発汗操作は既知のものであり、これについては例えば Matsuokaらの論文（Journal of Crystal Growth，voL166 l996)pp.l035-1039)に詳述されている。

精製された固体のラクチドは、精製塔 1の上部取出口 4から L体の光学純度の高いラクチドとして排出され、不純物は精製塔 1下部の濾過装置 6を通して不純物排出口 7から排出される。上述したような L体の含有量 80質量％以上の粗ラクチドを原料として用いた場合には、精製塔 1の上部取出口 4から L体の含有量が 90質量％以上のラクチドを得る。又、 L体の含有量 90%以上の粗ラクチドを原料として用いた場合には、 L体の含有量が 95質量。 /₀以上のラクチドを得る。このようにして得られた L体の光学純度の高いラクチドは、良品質のポリ乳酸のモノマー原料として用いることができる。ここで、上述の原料としての固体の粗ラクチドの製造について詳述する。

原料として L体の含有量 80質量。 /₀以上の固体の粗ラクチドを得るには、先ず、触媒の存在下、乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比が 80%以上の乳酸オリゴマーを乳酸単位で解重合して環状二量体化して粗ラクチドを生成し、この粗ラクチドの一部又は全部を固化する。このとき、生成される粗ラクチドにおける L体の含有量が上述したように 80質量％以上でなければならないので、乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比が 80%以上とする必要がある。又、乳酸オリゴマ一を構成する乳酸単位の L体の存在比は、好ましくは 85%以上、更に好ましくは 9 0%以上である。又、本発明に使用する乳酸オリゴマーは、直鎖状の 6〜10量体であること力 S好ましレ、。尚、乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比は、乳酸オリゴマーを加水分解して乳酸溶液とし、その乳酸溶液の L—乳酸と D—乳酸の存在量から、

乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比（％) = {L—乳酸量/ (L一乳酸量 +D_乳酸量）} X 100

として求める。

乳酸オリゴマー及び Lーラクチドの製造方法としては、例えば特開平 7— 138259 号公報に開示された方法カ琍用できる。

すなわち、好ましくは醱酵法により製造した L一乳酸を常圧下、温度 130〜140°C にて加熱して単蒸留を行ない、ガスが発生しなくなるまで水を留去して乳酸オリゴマ一を主成分とする混合液を得る。この混合液を、好ましくは減圧下で、脱水しながら還流して、直鎖状の 6〜； 10量体の乳酸オリゴマーを得る。この際、減圧は 10〜： 100T orrとするのが好ましい。又、還流温度は 130〜170°Cで 3〜4時間行うことが好ましレ、。更に、還流は段階ごとに分けて徐々に昇温させることが好ましい。例えば、第一段階で 135±3°C、第二段階 150±3°C、第三段階 160±3°Cとするのが好ましい。次いで、このようにして得られた乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比 80%以上の乳酸オリゴマーを乳酸単位で環状二量体化（エステル交換反応）する。その際、上記の乳酸オリゴマーに環状二量体化触媒を加え、好ましくは減圧下、カロ熱してラクチドを留出させて液状のラクチドを得る。環状二量体化触媒としては、従来公知のものが利用でき、例えばォクチル酸錫、三酸化アンチモン、酸化亜鉛等が利用できる。加熱は 10〜50Torrの減圧下、好ましくは 190〜210。Cにて行なう。

このようにして留出させて得られた液状のラクチドは熱安定性が低レ、ため、本発明ではこれを速やかに冷却して、その一部又は全部を固化させて固体の粗ラクチドを得る。以上、 L—ラクチドについて精製する場合について説明したが、 D—ラクチドにつレ、ても同様に適用することができる。

<実施例 >

乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の L体の存在比が 90%の乳酸オリゴマーをォクチル酸錫存在下、減圧下（10〜35Torr)で液温度 200°Cで単蒸留により環状二量体化反応させて、ラクチドを留出させた。この留出物を全て冷却固化して得た固体状の粗ラクチド (L体の含有量 85質量％、光学純度（L) 81%)を、内径 75mm、高さ 1200mmの 2つの円筒を重ねあわせた塔を使用した図 1の装置に 6. OkgZhで供給口 3より供給し、 L体の含有量 99. 9質量％の一ラクチドの融解液を 2. OkgZhで精製塔 1の上部より供給し、 4. lkgZhで精製ラクチド (L体の含有量 99. 9質量％) を取出口 4から得ることができた。この精製ラクチドの組成は、 L体 99. 9%、 D体 0. 0 0%、メソ体 0. 12%であり、光学純度 (L)が 99. 8%であった。尚、精製の際の攪拌装置 2の回転軸体 2Aの回転数は 8rpmであった。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は、 D—ラクチド及び Lーラクチドの総量に対する D—ラクチド又は L—ラクチドの含有量が 80質量％以上である固体の粗ラクチドを、縦方向に延びる筒型の精製塔の下部に設けられた原料の供給口へ原料として投入し、粗製塔に配設された攪拌装置で原料を上昇させながら攪拌し、精製塔内で D—ラクチド又は L —ラクチドの降下融解液と上昇原料との向流接触により原料を精製し、上記精製塔の上部に設けられた取出口力精製後の固体のラクチドを製品として取り出すこととしたので、次のような効果を得る。

(1) 溶融結晶化法同様、新たな精製溶媒或いは洗浄液を必要としない。 (2) 溶融融結晶化法のような結晶化、融解の繰り返しをすることなぐ一段の操作で、粗ラクチドから所望の光学異性体を分離して光学純度の高いラクチドを得ることができるので、省エネルギ化が図れる。

(3) 連続して安定した品質のラクチドを得ることができる。

(4) 連続処理なので、操業管理が易しい。

Claims

請求の範囲

1.ラクチドの精製方法において、 D—ラクチド及び Lーラクチドの総量に対する D— ラクチド又は L—ラクチドの含有量が 80質量％以上である固体の粗ラクチドを、縦方向に延びる筒型の精製塔の下部に設けられた原料の供給口へ原料として投入し、精製塔に配設された攪拌装置で原料を上昇させながら攪拌し、精製塔内で D —ラクチド又は Lーラクチドの降下融解液と上昇原料との向流接触により原料を精製し、上記精製塔の上部に設けられた取出口から精製後の固体のラクチドを製品として取り出すことを特徴とするラクチドの精製方法。

2.粗ラクチドは、乳酸オリゴマーを解重合して環状二量体化した後に少なくとも一部を固化して得られたものであり、該乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の D体及び L体の総量に対する D体又は L体の存在比が 80%以上であることとする請求項 1 に記載のラクチドの精製方法。

3.乳酸オリゴマーを構成する乳酸単位の D体及び L体の総量に対する D体又は L体の存在比が 90%以上であることとする請求項 2に記載のラクチドの精製方法。