JP2012524712A - メソラクチドのリサイクルを伴うラクチドを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
を有する2つの「乳酸単位」で構成されていると考えることができる。ラクチド分子における各乳酸単位は、1つのキラル中心を含み、R又はS体として存在する。ラクチド分子は、次の3つの形のうちの1つの形をとり得る:3S,6S−3,6−ジメチル1,4−ジオキサン−2,5−ジオン(S,S−ラクチド)、3R,6R−3,6−ジメチル1,4−ジオキサン−2,5−ジオン(R,R−ラクチド)及び3R,6S−ジメチル−1,4−ジオキサン−2,5−ジオン(R,S−ラクチド又はメソラクチド)。これらは、以下の構造
を有する。S,S−ラクチド及びR,R−ラクチドは、鏡像異性体の対であるが、メソラクチドは、立体異性体である。
a)低分子量ポリ乳酸を生成するステップと、
b)低分子量ポリ乳酸を解重合して、S,S−ラクチド又はR,R−ラクチドが非優勢ラクチドである、メソラクチド、S,S−ラクチド及びR,R−ラクチドを含む粗ラクチドを生成するステップと、
c)1)メソラクチドのモル分率が少なくとも0.8であるメソラクチドを多く含む流れが形成され、且つ
2)精製S,S−及びR,R−ラクチド流が形成されるように、
1つ又は複数のステップでメソラクチドを粗ラクチドから分離するステップと、
d)メソラクチド流の少なくとも一部をステップa)又はステップb)に直接的又は間接的にリサイクルし、それにより、リサイクルされたメソラクチド流中のメソラクチドの少なくとも一部をS,S−ラクチド、メソラクチド及びR,R−ラクチドの混合物に変換し、ステップb)で生成した粗ラクチド中の非優勢ラクチド(下で述べるような)のモル分率を、ステップd)が実施されない場合と比べて増加させるステップと
を含む上記方法である。
により表すことができ、ここで、ISRは、S,S−及びR,R−ラクチド流中の不純物の重量を表し、LSRは、S,S−及びR,R−ラクチド流中のラクチドの重量を表し、Icrudeは、メソラクチドの分離の直前の粗ラクチド流中の不純物の重量を表し、Lcrudeは、メソラクチドの分離の直前の粗ラクチド流中のラクチドの重量を表す。好ましくは、方程式1における比は、0.1未満、より好ましくは0.05未満、より好ましくは0.01未満である。本発明の利点は、非常に低いレベルの不純物を有するS,S−及びR,R−ラクチド流を生成させることができることである。
により表されるように、分離の直前の粗ラクチド流と比べて、それらの不純物が濃縮された状態になる。ここで、Imesoは、メソラクチド流中の不純物の重量を表し、Lmesoは、メソラクチド流中のラクチドの重量を表し、Icrude及びLcrudeは、方程式1に関して定義したとおりである。
この反応スキームに示す延長されたポリマー鎖が解重合するとき、強調表示された隣接するR−乳酸単位は、一緒にポリマー鎖を短時間離れて、R,R−ラクチドを形成する。
前のように、強調表示された隣接するR−乳酸単位は、鎖を短時間離れて、R,R−ラクチドを形成する。
トランスエステル化ポリマーにおける強調表示された隣接するR−乳酸単位は、再び一緒にポリマー鎖を短時間離れて、R,R−ラクチドを形成する。
S,S−ラクチドモル分率≒(FS)2
R,R−ラクチドモル分率≒(FR)2
メソラクチドモル分率≒2FRFS
ここで、FRは、R−乳酸鏡像異性体のモル分率であり、FSは、本方法のステップb)におけるS−乳酸鏡像異性体のモル分率である。したがって、メソラクチドをリサイクルすることによりR−乳酸単位の割合を増加させる(S−乳酸形が優勢であるシステムにおける)場合、より大きいモル分率のR,R−ラクチドが形成される。したがって、そのようなシステムにおけるメソラクチド流をリサイクルすることの結果は、ラクチド反応器から出る粗ラクチド流中のR,R−ラクチドのモル分率が増加することである。R−乳酸単位がシステムにおいて優勢である場合、メソラクチドをリサイクルすることにより、粗ラクチド中のS,S−ラクチドのモル分率が増加する。
図1に概略図を示すラクチド/ポリラクチド製造システムを運転する。64%乳酸水溶液の新たな流れを管路5を経てプレポリマー反応器1に供給する。この流れ中の乳酸は、99.8%S−乳酸及び0.2%R−乳酸である。オーバーヘッド流をプレポリマー反応器1から管路7を経て取り出す。プレポリマーを管路6を経てラクチド反応器2に移し、管路18を経て触媒を加える。パージ流をラクチド反応器2から管路9を経て取り出す。粗ラクチドを管路8を経て第1の蒸留塔3に送る。粗ラクチドに含まれる水及び乳酸の大部分、並びに少量のラクチド及び若干の線状乳酸オリゴマーを含むオーバーヘッド流を第1の蒸留塔3から管路12を経て取り出し、当流れの内容物を、管路5を経てプレポリマー反応器1に入る新たな乳酸流と合わせ、そのようにしてリサイクルする。部分的に精製される粗ラクチドを管路10を経て第2の蒸留塔4に移す。オーバーヘッド流を第2の蒸留塔4から管路22を経て取り出し、ボトム流を管路11を経て取り出す。オーバーヘッド流は、主として水、乳酸又は線状乳酸オリゴマー及び若干のラクチドを含む。
水中65重量%乳酸の公称組成を有し、>99%のS−異性体からなる乳酸を図に一般的に記述した装置を用いて処理して、ポリマーグレードのラクチドを生成する。条件は、一般的に前の実施例で述べたとおりである。蒸留塔20を各場合に操作して、約4%のR−乳酸単位及び96%のS−乳酸単位を含む生成物ラクチド流を生成する。比較運転Cにおいて、メソラクチド流のリサイクルは実施しない。実施例3において、メソラクチドを管路14Aを経てラクチド反応器にリサイクルする(方法のステップb)。典型的なワンススループロセス値(質量単位/時間)を表3に示す。重合のために取り出された生成物ラクチド流(流れ13)の鏡像異性体組成に対するメソリサイクルの効果も当流れ中のコハク酸レベルとともに表3に示す。
2 ラクチド反応器
3 第1の蒸留塔
4 第2の蒸留塔
5 乳酸又は乳酸誘導体流
6 低分子量ポリ乳酸流
7 流れ
8 粗ラクチド流
9 ボトム流
10 粗ラクチド流
11 ボトム流
12 オーバーヘッド流
13 精製S,S−ラクチド/R,R−ラクチド流
14 メソラクチド流
15 中間流
16 パージ流
17 ボックス
18 触媒流
19 管路
20 第3の蒸留塔
21 精製粗ラクチド流
22 管路
23 重合ユニット
24 液化流
Claims (36)
- 重合性ラクチド流を生成する方法であって、
a)低分子量ポリ乳酸を生成するステップと、
b)低分子量ポリ乳酸を解重合して、メソラクチド、S,S−ラクチド及びR,R−ラクチドを含み、S,S−ラクチド又はR,R−ラクチドが非優勢ラクチドである粗ラクチドを生成するステップと、
c)1)メソラクチドのモル分率が少なくとも0.8であるメソラクチドを多く含む流れが形成され、且つ
2)精製S,S−及びR,R−ラクチド流が形成されるように、
1つ又は複数のステップでメソラクチドを粗ラクチドから分離するステップと、
d)メソラクチド流の少なくとも一部をステップa)又はステップb)に直接的又は間接的にリサイクルし、
それにより、リサイクルされたメソラクチド流中のメソラクチドの少なくとも一部をS,S−ラクチド、メソラクチド及びR,R−ラクチドの混合物に変換し、ステップb)で生成した粗ラクチド中の非優勢ラクチドのモル分率を、ステップd)が実施されない場合と比べて増加させるステップと
を含む上記方法。 - ステップa)又はステップb)又は両方において、リサイクルされたメソラクチド流を、条件(1)が100〜300℃の温度であり、条件(2)がヒドロキシル含有種の存在であり、条件(3)が乳酸重合/解重合触媒又はトランスエステル化触媒の存在である、条件(1)、(2)及び(3)の少なくとも1つに少なくとも30分間さらす、請求項1に記載の方法。
- ステップb)において、リサイクルされたメソラクチド流を180〜250℃の温度、ヒドロキシル種の存在及び乳酸重合/解重合触媒の存在にさらし、ステップb)における滞留時間が少なくとも15分である、請求項2に記載の方法。
- メソラクチド流をステップa)又はステップa)の上流にリサイクルし、リサイクルされたメソラクチドがステップa)で存在する液相中に混入した状態になる、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- メソラクチド流をステップb)にリサイクルし、(1)メソラクチド流をサブクール液体としてステップb)に導入すること、(2)メソラクチド流をステップa)で生成した低分子量ポリ乳酸と前混合し、それらを一緒にステップb)に導入すること、(3)ステップb)における低分子量ポリ乳酸の表面又はその下にメソラクチド流を導入すること、(4)メソラクチド流をステップb)にリサイクルする前にメソラクチド流の独立した加水分解ステップを設けること、又は(5)これらのいずれか2つ以上の組合せによりメソラクチド流をリサイクルする、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- ステップc)が分別蒸留ステップを含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- ステップc)が溶融結晶化ステップを含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも90%のS又はR鏡像異性体及び10%以下の他の鏡像異性体を含む乳酸又は乳酸誘導体を重合させることにより、低分子量ポリ乳酸をステップa)において生成させる、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- ステップa)において重合させる乳酸又は乳酸誘導体により供給される乳酸単位1モル当たり0.015〜0.5モルの乳酸単位を供給するのに十分なメソラクチド流をリサイクルする、請求項8に記載の方法。
- ステップa)において重合させる乳酸又は乳酸誘導体により供給される乳酸単位1モル当たり少なくとも0.1モルの乳酸単位を供給するのに十分なメソラクチド流をリサイクルする、請求項9に記載の方法。
- ステップa)において重合させる乳酸又は乳酸誘導体により供給される乳酸単位1モル当たり0.25モルまでの乳酸単位を供給するのに十分なメソラクチド流をリサイクルする、請求項10に記載の方法。
- 乳酸又は乳酸誘導体が少なくとも好ましくは少なくとも99%のS又はR鏡像異性体及び1%以下の他の鏡像異性体を含む、請求項8から11のいずれかに記載の方法。
- ステップb)において生成する粗ラクチド中の非優勢ラクチドのモル分率が、ステップd)を実施しない場合と比べて0.005〜0.05増加する、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
- ステップb)において生成する粗ラクチド中の非優勢ラクチドのモル分率が、ステップd)を実施しない場合と比べて0.01〜0.05増加する、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- ステップb)において生成する粗ラクチドに含まれているラクチドのモル分率が0.50〜0.85S,S−ラクチド、0.145〜0.45メソラクチド及び0.005〜0.05R,R−ラクチド、又は0.50〜0.85R,R−ラクチド、0.145〜0.45メソラクチド及び0.005〜0.05S,S−ラクチドである、請求項1から14のいずれかに記載の方法。
- ステップb)において生成する粗ラクチドに含まれているラクチドのモル分率が0.60〜0.82S,S−ラクチド、0.16〜0.39メソラクチド及び0.01〜0.04R,R−ラクチド、又は0.60〜0.82R,R−ラクチド、0.16〜0.39メソラクチド及び0.01〜0.04S,S−ラクチドである、請求項15に記載の方法。
- ステップb)において生成する粗ラクチドに含まれるラクチドのモル分率が0.67〜0.80S,S−ラクチド、0.19〜0.30メソラクチド及び0.01〜0.03R,R−ラクチド、又は0.67〜0.80R,R−ラクチド、0.19〜0.30メソラクチド及び0.01〜0.03S,S−ラクチドである、請求項15に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.80S,S−ラクチド、0.005〜0.20R,R−ラクチド及び0〜0.10メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がR,R−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項18に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.90S,S−ラクチド、0.005〜0.1R,R−ラクチド及び0〜0.05メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がR,R−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項20に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.95S,S−ラクチド、0.005〜0.05R,R−ラクチド及び0〜0.025メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がR,R−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項22に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.80R,R−ラクチド、0.005〜0.20S,S−ラクチド及び0〜0.10メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がS,S−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項24に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.90R,R−ラクチド、0.005〜0.10S,S−ラクチド及び0〜0.05メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がS,S−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項26に記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流に含まれるラクチドのモル分率が少なくとも0.95R,R−ラクチド、0.005〜0.05S,S−ラクチド及び0〜0.025メソラクチドであり、メソラクチドのモル分率がS,S−ラクチドのモル分率より低いか、又は等しい、請求項1から17のいずれかに記載の方法。
- 精製S,S−及びR,R−ラクチド流中のメソラクチドのモル分率が0〜0.01である、請求項28に記載の方法。
- ステップc)において、中沸点不純物が、メソラクチドを多く含む流れ中で濃縮された状態になる、請求項1から29のいずれかに記載の方法。
- メソラクチドを多く含む流れが無水コハク酸を含み、無水コハク酸をステップd)の前にメソラクチドから分離する、請求項1から30のいずれかに記載の方法。
- ステップc)において生成する精製S,S−及びR,R−ラクチド流を重合させるステップをさらに含む、請求項1から31のいずれかに記載の方法。
- S,S−ラクチド、R,R−ラクチド及び場合によってメソラクチドを含むラクチド混合物のコポリマーであって、a)S,S−ラクチド又はR,R−ラクチドがラクチド混合物中で優勢であり、他のものが非優勢であり、b)ラクチド混合物が、混合物中のラクチドの重量に基づいて80〜99.5%の優勢ラクチド、混合物中のラクチドの重量に基づいて0.5〜20%の非優勢ラクチドを含み、メソラクチドを含まないか、又は非優勢ラクチドの量より少ないか若しくは等しい量のメソラクチドを含む、コポリマー。
- S,S−ラクチド、R,R−ラクチド及び場合によってメソラクチドを含むラクチド混合物のコポリマーであって、a)S,S−ラクチド又はR,R−ラクチドがラクチド混合物中で優勢であり、他のものが非優勢であり、b)ラクチド混合物が、混合物中のラクチドの重量に基づいて90〜99.5%の優勢ラクチド、混合物中のラクチドの重量に基づいて0.5〜10%の非優勢ラクチドを含み、メソラクチドを含まないか、又は非優勢ラクチドの量より少ないか若しくは等しい量のメソラクチドを含む、コポリマー。
- S,S−ラクチド、R,R−ラクチド及び場合によってメソラクチドを含むラクチド混合物のコポリマーであって、a)S,S−ラクチド又はR,R−ラクチドがラクチド混合物中で優勢であり、他のものが非優勢であり、b)ラクチド混合物が、混合物中のラクチドの重量に基づいて95〜99.5%の優勢ラクチド、混合物中のラクチドの重量に基づいて0.5〜5%の非優勢ラクチドを含み、メソラクチドを含まないか、又は非優勢ラクチドの量より少ないか若しくは等しい量のメソラクチドを含む、コポリマー。
- a)無水コハク酸を加水分解してコハク酸を生成し、次に有機相及び水相を分離して、低いレベルの無水コハク酸を有する洗浄済みメソラクチドを得るステップ、b)無水コハク酸を加水分解してコハク酸を生成し、次にコハク酸を抽出するステップ、並びにc)メソラクチド及び無水コハク酸を加水分解して乳酸及びコハク酸の両方を生成し、蒸留によりコハク酸から乳酸を回収するステップの少なくとも1つを実施することを含む、メソラクチド流から無水コハク酸を分離する方法。
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