JPH0665230A

JPH0665230A - ラクチドの製造方法

Info

Publication number: JPH0665230A
Application number: JP22034292A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Okada; 由治岡田; Sonoko Shirasawa; 園子白沢; Fujimaro Ogata; 不二麿緒方
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】毒性が少なく、残渣の溶液処理が容易である
ばかりでなく、効率よくラクチドを製造することのでき
る触媒を使用したラクチドの製造方法を提供することを
目的とする。【構成】低分子量のポリ乳酸を、アルカリ金属の化合
物の存在下において、減圧下で１３０〜２３０℃へ加熱
し、生成したラクチドを留去することにより、ラクチド
を製造する。さらに本反応を効率よく行うために、乳酸
を高沸点アルコール存在下、減圧下でかつ昇温において
脱水縮合した低分子量のポリ乳酸を用いる。【効果】本方法によれば、従来知られていた触媒を用
いるより効率よく、ラクチドを製造することができる。
また、この触媒は、反応後の残渣の処理がたやすいとい
う点でも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラクチドの簡便で効率
の良い製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラクチドは、乳酸を、脱水縮合させて低
分子量のポリ乳酸を得、これを加熱解重合させて粗ラク
チドを得る方法が古くから知られている。この解重合に
おいては、三酸化アンチモンが触媒として好適であるこ
とが一般に知られている。このラクチドの製造に用いら
れる三酸化アンチモン以外の触媒についても、幾つか報
告がある。例えば、チタンテトラアルコキシドを触媒と
するＬ−乳酸を原料とした、光学的に活性なＬＬ−ラク
チドの製造法（独国特許第１２３４７０３号）、周期
律表IV族またはＶ族またはVIII族からの金属またはその
化合物存在下に於て重合、その後、解重合を行うことに
よるラクチドの製造方法（独国特許第１０８３２７５
号）、ステアリン酸鉛（II）を解重合の触媒に用いるラ
クチドの製造方法（独国特許第１５４３９５８号）、
触媒にスズ、あるいはその化合物を用いることにより、
かつ、途中でポリ乳酸を加えながら、工業的な規模で、
高い化学的収率、光学純度を得るラクチドの製造方法
（特開昭６３−１０１３７８）等である。以上のように
ラクチド製造の触媒として、今までに、幾つかの金属、
またはその化合物が利用できることが既に知られてい
る。特に、ラクチド製造においては、反応後、反応器内
にタール状の残渣が発生する。この残渣を処理するため
には、残渣を水酸化ナトリウム水溶液、あるいは、適当
な有機溶媒等に溶解させ、反応容器から取り出される事
がなされるが、通常この残渣の溶液には、触媒として用
いた金属が、未反応の乳酸のオリゴマー、およびそれの
分解物等と一緒に存在する。触媒として用いた金属の毒
性によっては、この残渣を処理する場合、この金属元素
の存在は、残渣の処理をコストの高いものにし、その結
果、ラクチドの製造における大きな問題点となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、工業的に触媒と
して用いる金属、あるいはその化合物は、毒性が少な
く、取り扱いが容易であればある程好ましい。本発明
は、毒性が少なく、残渣の溶液処理が容易であるばかり
でなく、効率良くラクチドを製造することのできる安価
な触媒を使用したラクチドの製造方法を提供する事を課
題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本研究者らは、ラクチド
の製造方法について検討を行った結果、触媒にアルカリ
金属、あるいはその化合物を用いることにより、上記の
問題点を解決するばかりでなく、効率および収率良くラ
クチドを製造することができる事を見出し、特に、原料
ポリ乳酸として、乳酸を高沸点アルコール存在下、脱水
縮合したものを用いると、反応速度が速くなり、ラクチ
ドの収率も上昇することを見出して本発明を完成するに
至った。

【０００５】本発明で用いられるポリ乳酸の原料は、Ｌ
−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸のいずれでも用いること
ができる。通常、これら乳酸は、各種濃度の水溶液とし
て工業的に入手可能である。原料にＤＬ−乳酸を用いた
ポリ乳酸を原料とする場合、生成するラクチドは、ＤＬ
−ラクチド、ＤＤ−ラクチド、ＬＬ−ラクチドの混合物
である。再結晶等で、ＬＤ−ラクチド（メソ体）と、Ｄ
Ｄ−ラクチド、ＬＬ−ラクチドの等量混合物（ラセミ
体）は、容易に分けることができる。Ｌ−乳酸、あるい
は、Ｄ−乳酸を原料としたポリ乳酸から得られるラクチ
ドにおいては、通常、数％程度の異性化が見られる。つ
まり、Ｌ−乳酸を原料とする場合、生成するラクチド
は、主にＬＬ−ラクチドであるが、条件によって、数％
程度のＬＤ−ラクチド、あるいはＤＤ−ラクチドが生成
する。この数％の異性体を含むラクチドは、純粋なラク
チドより、かえって好適にポリマー原料等に使用され
る。これらのラクチドの光学異性体は、光学活性なカラ
ムを用いて、ガスクロマトグラフィにて、分析できる。
（光学活性なカラムとしては、例えば、クロムパック
社、β−シクロデキストリン誘導体担持カラム等が用い
られる。）

【０００６】原料として用いられるポリ乳酸の分子量
は、特に限定されないが、約２００〜４０００である。
この分子量のポリ乳酸は、通常の乳酸の脱水縮合反応に
より、容易に得られる。分子量の測定は、市販のポリス
チレンサンプルを標準に用いて、ＧＰＣにより測定でき
る。分子量が、２００以下の場合、生成するラクチドの
純度が低下し、４０００以上の場合は、そのようなポリ
乳酸は、通常の乳酸の脱水縮合反応によっては、取得が
困難であるため、製造に特別な装置が必要となるため、
経済的でない上、これを原料に用いるラクチドの製造
は、生成速度が遅くなるため、好ましくない。

【０００７】本発明において、ポリ乳酸の製造方法は特
に限定されないが、特に、乳酸を高沸点アルコールの存
在のもと、減圧下で脱水縮合することにより得られるも
のが好ましい。

【０００８】ここで用いる高沸点アルコールとしては、
２００℃よりも高い沸点を持つ一級アルコールであれ
ば、特に限定されないが、例を挙げるとするならば、１
−ドデカノール、１−ペンタデカノール、１−ヘキサデ
カノール、１−オクタデカノール、１−エイコサノー
ル、１，５−ペンタンジオール、グリセリン、ペンタエ
リスリトール、トリメチロールエタン等が挙げられる。
特に、入手し易さ、取り扱い性を考えると１−ヘキサデ
カノール、１−オクタデカノール、グリセリン、ペンタ
エリスリトール等が好ましい。

【０００９】これら高沸点アルコールを添加することの
利点は、ラクチドの収率が向上する点、及び反応後、反
応容器内に残される残渣の処理をたやすくすることがで
きる点である。例えば、グリセリン、ペンタエリスリト
ール等を用いた場合の残渣は水溶性であり、水で洗浄す
るだけで反応容器から取り出すことができる。

【００１０】低分子量のポリ乳酸は、これら高沸点アル
コールを１〜１５重量％添加した９０％乳酸を減圧下で
かつ昇温において脱水縮合することによって得られる。
一般に、脱水は１５０〜１７０℃の加熱下、徐々に圧力
を低下させ、最終的には１０ｍｍＨｇの圧力のもとにて
行われる。この操作によって、分子量約４００〜２００
０の低分子のポリ乳酸が得られる。この低分子のポリ乳
酸は、高沸点アルコールを添加した場合には、高沸点ア
ルコールがこのポリ乳酸のカルボン酸末端にエステル結
合していると考えられる。

【００１１】ポリ乳酸からラクチドを製造する際に使用
される触媒はアルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属と
弱酸との塩、または、アルカリ金属のアルコキシドであ
る。アルカリ金属の水酸化物としては水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等があげられ、こ
の中では、特に水酸化ナトリウムが収率も優れており、
安価なため好ましい。また、アルカリ金属の弱酸との塩
としては乳酸ナトリウム、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
チル酸カリウム等があげられる。この中では特に、乳酸
ナトリウムが好ましい。アルカリ金属のアルコキシドと
しては特に限定はされない。ただ、脂肪族の一級アルコ
ールと水酸化アルカリから得られるものであればより好
ましい。その例としてはナトリウムメトキサイド、カリ
ウムメトキサイド、ナトリウムエトキサイド、カリウム
エトキサイド、ナトリウム１−ヘキサデシルアルコキシ
ド等があげられる。

【００１２】上記の触媒を用いた場合、反応後発生する
残渣は乳酸、乳酸分解物、乳酸オリゴマー、触媒に用い
たアルカリ金属の化合物等であり、特に環境の汚染を心
配することなしに処理することができる。

【００１３】これらの触媒の使用量は、触媒量であれば
とくに限定されないが、例えば、０．０１〜１０重量％
が用いられ、より望ましくは０．０５〜１重量％が用い
られる。触媒の量が多すぎる場合は反応物の着色が著し
くなり、また、反応後の残渣も多くなり好ましくない結
果をもたらす。

【００１４】ラクチドは、低分子量のポリ乳酸に上記触
媒を添加後、減圧下にて加熱することにより、反応系か
ら生成してくる。この温度は通常１３０〜２３０℃であ
り、より好ましくは１８０〜２１０℃である。圧力は、
ラクチドの留去可能な値に、温度との関係において決定
される。一般に、１０〜０．２ｍｍＨｇである。こうし
た条件下で、反応器よりラクチドが留去されるが、ラク
チドが凝固する不都合を除くために、その経路は、９０
〜１１０℃に加熱されることが望ましい。この経路を通
して、ラクチドは５０℃以下に保たれた受器に捕集され
る。こうして得られるラクチドは酢酸エチル、ベンゼ
ン、イソプロピルアルコール等で再結晶され、ポリマー
原料等に利用される。

【００１５】

【実施例】以下、実施例で本発明を説明するが、これら
の実施例は本反応を限定するためのものではない。実施例１撹拌装置及び蒸留装置のついた１０００ｍｌの反応器
に、９０％のＤＬ−乳酸６００ｇとグリセリン１０ｇを
加え、１５０℃、常温下で４時間、さらに徐々に減圧に
して２０ｍｍＨｇで５時間加熱脱水することによりポリ
乳酸４４３ｇを得た。このポリ乳酸に水酸化ナトリウム
を０．５ｇ加え、３ｍｍＨｇの減圧下で１８０℃に加熱
し、ラクチドを留去しながら解重合を行った。５時間で
４３０ｇの粗ラクチドを得、取得率は９９．５％と良好
であった。反応容器内には１３ｇのタール状の固体が残
されたが、この固体は親水性であり、水で完全に洗い流
すことができ、有害金属は含まれていなかった。ここで
得られた粗ラクチドをガスクロマトグラフィにより分析
したところ、異性体の生成比はＤＬ−ラクチド：ＬＬ−
ラクチド：ＤＤ−ラクチド＝３６：３２：３２であっ
た。

【００１６】実施例２撹拌装置及び蒸留装置のついた１０００ｍｌの反応器
に、９０％のＬ−乳酸６００ｇとペンタエリスリトール
１０ｇを加え、１５０℃、常温下で４時間、さらに徐々
に減圧して２０ｍｍＨｇで５時間加熱脱水することによ
りポリ乳酸４４１ｇを得た。このポリ乳酸に水酸化ナト
リウムを０．５ｇ加え、３ｍｍＨｇの減圧下で１８０℃
に加熱し、ラクチドを留去しながら解重合を行った。
６．５時間で４３０ｇの粗ラクチドを得、取得率は９
９．５％と良好であった。反応容器内には１１ｇのター
ル状の固体が残されたが、この固体は親水性であり、水
で完全に洗い流すことができ、有害金属は含まれていな
かった。ここで得られた粗ラクチドをガスクロマトグラ
フィにより分析したところ、異性体の生成比はＤＬ−ラ
クチド：ＬＬ−ラクチド：ＤＤ−ラクチド＝１８：７
４：８であった。

【００１７】実施例３撹拌装置及び蒸留装置のついた１００ｍｌの反応器に、
９０％のＬ−乳酸５０ｇと１−ヘキサデシルアルコール
４ｇを加え、脱水縮合することによりポリ乳酸４１ｇを
得た。ここに、ナトリウム１−ヘキサデシルアルコキシ
ド０．２６ｇを加え、１８０℃、３ｍｍＨｇの減圧下で
ラクチドを留去しながら解重合を行った。２時間で３６
ｇの粗ラクチド（１−ヘキサデシルアルコールを約２ｇ
含んでいる。）を得、取得率は９４．４％と良好であっ
た。反応容器内には、残渣として３ｇのタール状の固体
が残されたが、有害金属は含まれていなかった。

【００１８】実施例４撹拌装置及び蒸留装置のついた１００ｍｌの反応器に、
９０％のＬ−乳酸５０ｇと水酸化カリウム０．０６ｇを
加え、脱水縮合することによりポリ乳酸３６ｇを得た。
このポリ乳酸を１８０℃、３ｍｍＨｇの減圧下で、ラク
チドを留去しながら解重合を行った。４時間で３１ｇの
粗ラクチドを得、取得率は８６．０％と良好であった。
反応容器内には、残渣として４ｇのタール状の固体が残
された。

【００１９】実施例５撹拌装置及び蒸留装置のついた１００ｍｌの反応器に、
９０％のＬ−乳酸５０ｇとステアリン酸ナトリウム０．
３ｇを加え、脱水縮合することによりポリ乳酸３６ｇを
得た。こうして得られたポリ乳酸を１８０℃、３ｍｍＨ
ｇの減圧下で、ラクチドを留去しながら解重合を行っ
た。４時間で３０ｇの粗ラクチドを得、取得率は８３．
０％と良好であった。反応容器内には、残渣として６ｇ
のタール状の固体が残された。

【００２０】比較例１撹拌装置及び蒸留装置のついた１０００ｍｌの反応器
に、９０％のＤＬ−乳酸６００ｇより得られたポリ乳酸
４４５ｇとオクチル酸スズ４．７ｇを加え、１８０℃、
３ｍｍＨｇの減圧下で、ラクチドを留去しながら解重合
を行った。８時間で４２０ｇの粗ラクチドを得、取得率
は９７．２％と良好であった。しかし、反応容器内に
は、残渣として１２ｇのタール状の固体が残され、この
固体は水にとけず、触媒に用いた有害なスズを含んでい
た。ここで得られた粗ラクチドをガスクロマトグラフィ
により分析したところ、異性体の生成比はＤＬ−ラクチ
ド：ＬＬ−ラクチド：ＤＤ−ラクチド＝４２：２９：２
９であった。

【００２１】比較例２撹拌装置及び蒸留装置のついた１００ｍｌの反応器に、
９０％のＬ−乳酸５０ｇより得られたポリ乳酸３７ｇを
加え、１８０℃、３ｍｍＨｇの減圧下で、ラクチドを留
去しながら解重合を行った。５時間で１１ｇの粗ラクチ
ドを得たが、取得率は３１．５％と低率であった。反応
容器内には、残渣として２５ｇのタール状の固体が残さ
れた。

【００２２】

【発明の効果】本発明によって、明らかにされた触媒に
よると、従来の触媒によって行われていたよりも、より
経済的に、より効率良くラクチドの製造を行うことがで
きるようになった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低分子量のポリ乳酸を、アルカリ金属の
水酸化物、アルカリ金属と弱酸との塩、または、アルカ
リ金属のアルコキシドの存在下において、減圧下で加熱
し、生成したラクチドを留去するラクチドの製造方法。
【請求項２】低分子量のポリ乳酸が、乳酸を高沸点ア
ルコールの存在のもと、減圧下で脱水縮合することによ
り得られるものであ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。【請求項２】高沸点アルコールが、２００℃よりも高
い沸点を持つ一級アルコールであ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。