KR20150060116A - 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법 - Google Patents

알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150060116A
KR20150060116A KR1020130144156A KR20130144156A KR20150060116A KR 20150060116 A KR20150060116 A KR 20150060116A KR 1020130144156 A KR1020130144156 A KR 1020130144156A KR 20130144156 A KR20130144156 A KR 20130144156A KR 20150060116 A KR20150060116 A KR 20150060116A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lactide
lactic acid
propionate
water
solvent
Prior art date
Application number
KR1020130144156A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101809663B1 (ko
Inventor
한요한
윤지웅
전종열
장종산
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020130144156A priority Critical patent/KR101809663B1/ko
Publication of KR20150060116A publication Critical patent/KR20150060116A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101809663B1 publication Critical patent/KR101809663B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • C08G63/08—Lactones or lactides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/02—Esters of acyclic saturated monocarboxylic acids having the carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or to hydrogen
    • C07C69/22—Esters of acyclic saturated monocarboxylic acids having the carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or to hydrogen having three or more carbon atoms in the acid moiety
    • C07C69/24—Esters of acyclic saturated monocarboxylic acids having the carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or to hydrogen having three or more carbon atoms in the acid moiety esterified with monohydroxylic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C08G63/82—Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/823—Preparation processes characterised by the catalyst used for the preparation of polylactones or polylactides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

본 발명은 광학이성질체가 혼합된 락타이드 시료를 알킬 프로피오네이트(alkyl propionate) 및 물을 함유하는 혼합용매로 재결정하는 단계를 포함하는 광학순도가 향상된 L- 또는 D-락타이드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은 선택적으로 광학적 순도는 높이고 산성도는 낮은 락타이드를 제공할 수 있으므로, 상기 제조방법에 의해 생산된 고순도의 락타이드는 분자량이 큰 고급 폴리락타이드의 생산에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법{A preparation of lactide with improved optical purity using mixed solvent of alkyl propionate and water}
본 발명은 광학이성질체가 혼합된 락타이드 시료를 알킬 프로피오네이트(alkyl propionate) 및 물을 함유하는 혼합용매로 재결정하는 단계를 포함하는 광학순도가 향상된 L- 또는 D-락타이드의 제조방법에 관한 것이다.
락타이드는 젖산의 이량체 고리형 에스테르로써, 생분해성 고분자로 널리 사용되는 폴리락타이드의 원료로 유용하며, 최근에는 방부제(preservative), pH 조절제(pH regulating agent), 두부 및 유제품 등의 응고제(coagulating agent), 산미료(acidulant) 및 보조 팽창제(auxiliary expanding agent) 등의 식품첨가물로서 주목받고 있는 물질이다.
기존의 락타이드 제조방법은 젖산을 탈수 축합하여 비교적 낮은 분자량의 젖산올리고머를 중간체로서 수득하고, 이를 촉매 존재하에 180℃ 이상으로 가열하고 감압하여 해중합-고리화함으로써 락타이드를 형성하고, 이를 증기로서 반응기 밖으로 배출시키는 이른바, 반응증류법에 의해 수행되었다.
이러한 제조방법에 있어서, 포집되는 락타이드 증기는 불순물로서 젖산 단량체, 젖산 올리고머 등의 저분자량의 젖산 유도체 및 물 등을 포함한다. 따라서, 이를 냉각 포집하여 수득한 락타이드는 사용 목적에 따라 추가적인 정제과정을 필요로 한다.
또한, 락타이드를 형성하는 젖산은 L-형과 D-형의 두 가지 이성질체를 가지므로, 상기 두 가지 이성질체의 혼합물로부터 생성되는 락타이드는 2분자의 L-젖산으로부터 형성되는 L-락타이드, 2분자의 D-젖산으로부터 형성되는 D-락타이드 및 각 1분자의 L-젖산과 D-젖산으로부터 형성되는 메조-락타이드를 포함한다. 이때, 적절한 합성방법을 선택하여, L-락타이드나 D-락타이드를 주로 포함하도록 조절할 수 있다. 상기 선택적인 합성방법에 의해 90% 이상의 광학순도를 갖는 즉, L-락타이드 또는 D-락타이드를 90% 이상 함유하는 락타이드 혼합물을 제조할 수는 있으나, 99% 이상의 고순도로 생산하는 것은 어렵다. 또한, 상기 락타이드 혼합물은 L-락타이드나 D-락타이드 이외에 메조-락타이드, 젖산 및 젖산 유도체를 포함한다. 이중 메조-락타이드는 L-락타이드나 D-락타이드에 비해 가수분해 속도가 빠르므로 메조-락타이드의 함량이 높으면 전체적으로 가수분해가 촉진되는 경향이 있다. 또한, 젖산이나 젖산 올리고머는 산성도를 높이고 고품질의 폴리락타이드 형성을 저해한다. 따라서, 사용 목적에 따라, L-락타이드나 D-락타이드를 고순도로 함유하면서 메조-락타이드, 젖산 및 젖산 유도체를 제거하는 정제방법이 요구된다.
젖산 단량체, 젖산 올리고머 등의 저분자량의 젖산 유도체, 물, 메조-락타이드 및 D-(또는 L-)락타이드 혼합물로부터 용매 재결정법을 이용하여 고순도의 광학활성 D-(또는 L-)락타이드를 정제하는 방법이 보고된 바 있다. 구체적으로 에탄올을 용매로 사용하는 방법(미국등록특허 제6,313,319호; 일본공개특허 제10-279577호), 물과 아세톤 혼합용매를 사용하는 방법(미국등록특허 제5,502,215호, 국제특허 WO 92/00974) 및 벤젠이나 알킬 치환기 벤젠을 용매로 사용하는 방법(일본공개특허 1994-006560) 등이 알려져 있다. 그러나 상기 방법들로는 고순도와 고수율의 락타이드를 정제하기에는 미흡하였다.
이에 본 발명자들은 비교적 간단한 정제방법인 용매 재결정법을 이용하여 락타이드의 광학 순도를 향상시킬 수 있는 방법을 찾고자 예의 연구노력한 결과, 유기용매인 알킬 프로피오네이트(이때, 알킬은 C1 내지 C4의 저급알킬)와 물 혼합용매를 이용하여 재결정을 수행하면 L-락타이드 또는 D-락타이드의 순도를 99% 이상으로 향상시키고, 메조-락타이드 등의 불순물을 제거하는 한편, 산성도를 현저히 감소시켜, 양질의 폴리락타이드 생성을 위한 고순도의 락타이드를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 광학이성질체가 혼합된 락타이드 시료를 알킬 프로피오네이트(alkyl propionate) 및 물을 함유하는 혼합용매로 재결정하는 단계를 포함하는 광학순도가 향상된 L- 또는 D-락타이드의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광학이성질체가 혼합된 락타이드 시료를 하기 화학식 1로 표시되는 알킬 프로피오네이트(alkyl propionate) 및 물을 함유하는 혼합용매로 재결정하는 단계를 포함하는 광학순도가 향상된 L- 또는 D-락타이드의 제조방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식에서 R1은 C1 내지 C4 저급알킬임.
본 발명의 용어 "락타이드(lactide)"는 젖산(lactic acid; 2-hydroxyptopionic acid)의 고리형 디-에스테르(cyclic di-ester)인 젖산 이량체이다. 젖산 단량체는 히드록시기가 카르복시기에 너무 가깝게 위치하여 다른 히드록시산(hydroxy acid)과 달리 락톤을 형성할 수 없다. 대신에 우선적으로 5-히드록시산(5-hydroxyacid)와 유사한 이량체를 형성한다. 상기 젖산 이량체는 카르복시기로부터 락톤을 형성하기에 적절한 거리에 위치한 히드록시기를 포함하므로 즉시 6각 고리형 디-에스테르(6-membered cyclic di-ester)인 락타이드를 형성한다. 생분해성 고분자로 널리 사용되는 폴리락타이드의 원료로 유용하며, 최근에는 방부제(preservative), pH 조절제(pH regulating agent), 두부 및 유제품 등의 응고제(coagulating agent), 산미료(acidulant) 및 보조 팽창제(auxiliary expanding agent) 등의 식품첨가물로서 주목받고 있는 물질이다.
젖산은 D-형(또는 (R)-형)과 L-형(또는 (S)-형)의 두 가지 거울상이성질체(enantiomer)를 갖는 비대칭성(chiral) 분자이다. 따라서, 젖산의 이량체 고리형 에스테르(dimeric cyclic ester)인 락타이드는 2개의 입체중심(sterocenter)을 갖는 3가지 광학-이성질체(optical isomer)로 존재한다. 예컨대, 2분자의 L-젖산(L-lactic acid 또는 S-lactic acid)으로부터 형성되는 L-락타이드(또는 (S,S)-락타이드), 2분자의 D-젖산(D-lactic acid 또는 R-lactic acid)으로부터 형성되는 D-락타이드(또는 (R,R)-락타이드) 및 각 1분자의 L-젖산과 D-젖산으로부터 형성되는 메조-락타이드(또는 (R,S)-락타이드)이다.
상기 락타이드는 고리-열림 중합화(ring-opening polymerization)에 의해 폴리락타이드(polylactide 또는 polylactic acid; PLA)를 형성한다. 폴리락타이드는 열가소성 지방족 폴리에스테르(thermoplastic aliphatic polyester)로서, 생분해성 고분자로 최근 널리 사용되는 물질이다. 상기 폴리락타이드는 이를 구성하는 락타이드의 비대칭성(chirality)에 따라 다시 구분된다. 주로 사용되는 폴리락타이드는 L-락타이드만으로 구성된 폴리-L-락타이드(poly-L-lactide; PLLA), D-락타이드만으로 구성된 폴리-D-락타이드(poly-D-lactide; PDLA) 및 L-락타이드와 D,L-락타이드의 공중합체인 폴리(L-락타이드-코-D,L-락타이드)(poly(L-lactide-co-D,L-lactide); PLDLLA)의 3종이다. 이들 폴리락타이드는 각기 다른 결정도(또는 투명도; crystallinity), 유리전이온도(glass transition temperature), 용융점(melting temperature), 인장탄성률(tensile modulus), 용매에 대한 용해도(solubility) 및 열저항성(thermal resistance) 등의 성질을 가지므로 필요에 따라 선택 또는 조합하여 사용할 수 있다. 특히, PLLA 및 PDLA의 경우 다른 이성질체를 포함하는 경우 현저히 낮은 유리전이온도를 나타내는 등의 바람직하지 않은 특성을 나타내므로 양질의 고분자의 합성하기 위하여 높은 광학순도의 락타이드를 원료로 사용하는 것은 매우 중요하다. 또한 PLDLLA의 경우에도 이를 구성하는 PLA와 폴리-D,L-락타이드의 비율에 따라 생성되는 PLDLLA의 성질이 달라지므로 이의 제조에 있어서도 높은 광학순도의 락타이드를 사용하는 것은 중요하다.
한편, 일반적인 락타이드 제조방법인 반응증류법은 생성물로서 L-락타이드, D-락타이드 및 메조-락타이드뿐만 아니라, 불순물로서 반응하지 않은 젖산 단량체 잔여물, 저분자량의 선형 젖산 중합체(예컨대, 선형 이량체 또는 삼량체 등) 및 물 등을 포함하는 락타이드 증기를 생성한다. 또한 당류(saccharide), 아미노산 및 지방산 등의 젖산으로부터 유래되는 다른 불순물을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 락타이드는 식품 첨가제로서 사용될 수 있는데, 이때 락타이드는 초기에는 낮은 산도를 나타내고 음식물이 숙성함에 따라 후기에는 높은 산도를 나타내는 것이 바람직하다. 메조-락타이드, 젖산 및 저분자량의 선형 젖산 다중합체(linear lactic acid polycondensate)를 다량 포함하는 경우, 첨가 후 초기 산도가 높아질 수 있다. 따라서, 락타이드 중 메조-락타이드, 젖산 및 저분자량 선형 젖산 다중합체의 농도는 가능한 낮은 것이 바람직하다.
반면, L-락타이드 및 D-락타이드의 용융점은 모두 약 98℃인 반면, 메조-락타이드의 용융점은 약 40℃이다. 락트산의 용융점은 16 내지 25℃이며, 저분자량의 선형 젖산 다중합체는 실온에서 액체 상태로 존재한다. 결과로서, 실온에 가깝거나 더 높지 않은 온도의 용융점을 갖는 각각의 메조-락타이드, 젖산 및 저분자량 선형 젖산 다중합체가 고농도로 존재하는 분말 또는 과립으로 사용할 때, 락타이드는 낮은 유동성을 나타내어 낮은 가용성을 유발한다. 따라서, 락타이드 내의 이들 물질의 농도는 가능한 낮은 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 혼합용매는 물을 5 내지 20 중량%로 함유하는 것일 수 있다. 혼합용매 중 물의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우 생성된 락타이드의 가수분해가 촉진되어 수율이 크게 감소되며, 순도 및 산성도에 있어서도 선택적인 정제가 불가능하다. 한편, 물의 함량이 5% 미만인 경우, 정제 후에도 락타이드의 순도가 낮으며, 젖산 및 젖산 올리고머의 제거효율이 낮아 산성도가 높아지는 단점이 있다.
상기 알킬 프로피오네이트의 비제한적인 예는 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트(propyl propionate), 이소프로필 프로피오네이트(iso-propyl propionate), 이소부틸 프로피오네이트(iso-butyl propionate), 타샬리부틸 프로피오네이트(tertiary-butyl propionate) 및 이들의 조합일 수 있다.
바람직하게, 상기 용매로 재결정하는 단계를 2회 이상 반복하여 수행할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에서는 동일한 용매 재결정을 3회 반복 수행하여 L-락타이드를 91.0 중량%로 포함하는 조 L-락타이드 추출물에 대해 용매 재결정을 1회 수행하여 L-락타이드의 함량을 97.2 중량%로 향상시키고 동일한 과정을 2회 더 추가로 수행하여 99.8 중량% 이상까지 향상시켰다. 또한 D-락타이드를 92.8 중량%로 포함하는 조 D-락타이드 추출물에 대해 용매 재결정을 1회 수행하여 D-락타이드의 함량을 97.8 중량%로 향상시키고 동일한 과정을 2회 더 추가로 수행하여 99.8% 이상까지 순도를 향상시켰다. 한편, 산성도를 6 및 5 meq/kg 수준까지 낮출 수 있음을 확인하였다.
상기 재결정은 상기 용매에 락타이드 혼합시료를 첨가하고 50 내지 70℃로 가열하여 완전히 용해시킨 후 10 내지 20℃로 냉각하여 락타이드 결정을 석출함으로써 수행되는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
나아가, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 락타이드 결정을 여과하여 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 99.0% 이상의 광학순도 및 10 meq/kg 이하의 산성도를 갖는 L- 또는 D-락타이드를 제공할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 선택적으로 광학적 순도는 높이고 산성도는 낮은 고순도의 락타이드를 제공할 수 있으므로, 상기 제조방법에 의해 생산된 고순도의 락타이드는 분자량이 큰 고급 폴리락타이드의 생산에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 조 L-락타이드의 용매 재결정에 의해 수득한 정제된 L-락타이드의 수율 및 순도를 나타낸 도이다.
도 2는 조 L-락타이드의 용매 재결정에 의해 수득한 정제된 L-락타이드의 산성도를 나타낸 도이다.
도 3은 조 D-락타이드의 용매 재결정에 의해 수득한 정제된 D-락타이드의 수율 및 순도를 나타낸 도이다.
도 4는 조 D-락타이드의 용매 재결정에 의해 수득한 정제된 D-락타이드의 산성도를 나타낸 도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: L- 락타이드의 합성
90 중량%의 젖산 수용액(lactic acid aqueous solution) 1,000 g을 온도계, 교반기, 응축기, 증류물 회수기 및 온도조절기 등을 구비한 2 L 스테인레스 반응기에 투입하고 가열탈수를 시작하였다. 탈수하되 젖산이 배출되지 않도록 서서히 가열 및 감압하였다. 이때, 130℃ 반응온도, 600 torr 반응 진공압력에서 2시간, 추가로 160℃ 반응온도, 30 torr 반응 진공압력에서 2시간 동안 가열 및 감압하여 730 g의 젖산 올리고머를 수득하였다. 폴리스티렌 표준 시료를 이용하여 상기 수득한 젖산 올리고머를 GPC로 분석한 결과, 1500의 중량평균분자량을 가짐을 확인하였다. 반응 후 6 g의 옥틸산주석(tin octonate)을 첨가한 후, 반응온도를 160℃에서 200℃로 높이고, 반응 진공압력을 10 torr로 낮추어 3시간 동안 가열 및 감압하여 조(crude) L-락타이드 710 g을 응축기에 회수하였다. 합성된 조 L-락타이드의 성분을 HPLC(high performance liquid chromatography)로 정량분석하여, 91.0 중량%의 L-락타이드, 0.2 중량%의 D-락타이드, 5.1 중량%의 메조-락타이드 및 3.7 중량% 젖산 및 젖산 올리고머로 구성됨을 확인하였다.
실시예 2: L- 락타이드의 정제
상기 실시예 1에 따라 합성한 조 L-락타이드 700 g에 메틸 프로피오네이트(methyl propionate) 450 g과 물 50 g을 첨가하고 60℃로 가열하여 락타이드를 완전히 용해시켰다. 락타이드가 완전히 용해된 것을 확인한 후, 15℃로 냉각하여 락타이드 결정을 석출시켰다. 석출된 결정을 여과하고 진공건조기에 넣어 55℃, 4 torr에서 3시간 동안 감압건조하여 정제된 락타이드 553 g(수율 79%)을 수득하였다. 정제된 락타이드의 성분을 HPLC로 분석한 결과, 97.2 중량%의 L-락타이드, 0.1 중량%의 D-락타이드, 1.5 중량%의 메조-락타이드 및 1.2 중량%의 젖산 및 젖산 올리고머로 구성됨을 확인하였다. 또한 정제된 락타이드의 산성도(free acidity)는 120 meq/kg이었다. 고급 폴리머인 분자량 100 kg/mol 이상의 폴리락타이드가 되기 위해서는 10 meq/kg 이하의 고순도 락타이드가 요구되므로, 원하는 순도 및 산성도를 달성하기 위해 상기 용매 재결정 실험을 2회 추가로 수행하였다. 용매 재결정을 반복 수행하면서 측정한 L-락타이드의 수율, 순도 및 산성도를 도 1 및 2에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 재결정을 3회 반복하여 수행한 후 최종 L-락타이드의 수율은 61%였다. L-락타이드의 순도는 99.8% 이상까지 증가하였으며, 메조-락타이드는 완전히 제거되었다.
또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 재결정을 3회 반복하여 수행한 후 L-락타이드의 산성도는 6 meq/kg까지 감소하였다.
실시예 3: D- 락타이드의 합성
젖산 수용액 증발기, 1차 소중합 반응기, 2차 소중합 반응기 및 해중합 반응기를 표 1에 기재된 바와 같은 규모의 다발관 강하막 형태로 각각 제작하고, 아울러 펌프, 압력조절기 및 레벨조절기 등을 반응기에 부착하여 연속식 락타이드 합성장치를 제작하였다. D-젖산 수용액(농도 80%)을 38 ㎖/min 유속으로 젖산 수용액 증발기에 공급하고, 1차 소중합 반응기에 옥틸산주석 촉매를 젖산에 대해 0.5 중량% 첨가하면서, 표 2에 기재된 온도 및 압력 조건에서 조 D-락타이드를 연속적으로 합성하였다. 젖산 수용액 증발기 및 3개의 반응기 모두를 1회 통과하는 운전방식으로 D-락타이드를 제조한 결과, 젖산 전환율 99%, D-락타이드 수율 92%로 락타이드가 연속적으로 제조되었다. 합성된 조 D-락타이드의 성분을 정량분석하여, 92.8 중량%의 D-락타이드, 0.2 중량%의 L-락타이드, 4.1 중량%의 메조-락타이드 및 2.9 중량% 젖산 및 젖산 올리고머로 구성됨을 확인하였다.
락타이드 제조에 사용된 다발관 강하막 장치의 사양
젖산수용액 증발기 1차
소중합 반응기		 2차
소중합 반응기		 해중합 반응기
수직관 내경(cm) 2 2 2 2
수직관 길이(cm) 300 300 300 150
수직관 갯수 4 18 18 18
강하막생성관과 액체분산판 사이의 간격(cm) 0.2 0.3 0.3 0.5
락타이드 제조 증발농축 및 반응 조건
젖산수용액 증발기 1차
소중합 반응기		 2차
소중합 반응기		 해중합 반응기
온도(℃) 120 160 200 240
압력(torr) 50 600 600 10
실시예 4: D- 락타이드의 정제
상기 실시예 3에 따라 합성한 조 D-락타이드 700 g에 메틸 프로피오네이트 450 g과 물 50 g을 첨가하고 60℃로 가열하여 락타이드를 완전히 용해시킨다. 락타이드가 완전히 용해된 것을 확인한 후, 15℃로 냉각하여 락타이드 결정을 석출시켰다. 석출된 락타이드 결정을 여과하고 진공건조기에 넣어 55℃, 4 torr에서 3시간 동안 감압건조하여 정제된 락타이드 553 g(수율 81%)을 수득하였다. 정제된 락타이드는 HPLC로 성분을 분석한 결과, 97.8 중량%의 D-락타이드, 0.1 중량%의 L-락타이드, 1.1 중량%의 메조-락타이드, 1.0 중량%의 젖산 및 젖산 올리고머로 구성됨을 확인하였다. 또한 정제된 락타이드의 산성도는 105 meq/kg이었다. 산성도 10 meq/kg 이하의 고순도 락타이드로 정제하기 위하여 상기의 용매 재결정 실험을 2회 추가로 수행하였다. 용매 재결정을 반복 수행하면서 측정한 L-락타이드의 수율, 순도 및 산성도를 도 3 및 4에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 재결정을 3회 반복하여 수행한 후 최종 D-락타이드 수율은 64%였다. D-락타이드의 순도는 99.8%이상까지 증가하였으며, 메조-락타이드는 완전히 제거되었다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 재결정을 3회 반복하여 수행한 후 D-락타이드의 산성도는 5 meq/kg까지 감소하였다.
실시예 5: 에틸 프로피오네이트를 이용한 재결정에 의한 L- 락타이드의 정제
상기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하되 용매로써 메틸 프로피오네이트와 물의 혼합용매 대신에 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate) 450 g과 물 50 g을 혼합하여 사용하였다. 상기 용매 재결정을 3회 반복하여 정제한 락타이드의 성분 분석결과를 하기 제시하는 비교예들에 대한 결과와 함께 표 3에 나타내었다. 아울러 실시예 2에 대한 결과도 함께 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 메틸 프로피오네이트 또는 에틸 프로피오네이트와 물의 혼합용매를 이용한 재결정에 의해 정제한 경우, 비슷한 수율, 순도 및 산성도를 달성할 수 있음을 확인하였다.
3회 정제 락타이드 수율(%) 순도(%) 산성도(meq/kg)
실시예 2
(메틸 프로피오네이트 450 g+물 50 g)		 61 99.8 6
실시예 5
(에틸 프로피오네이트 450 g+물 50 g)		 59 99.8 7
비교예 1
(메틸 프로피오네이트 500 g)		 65 98.3 95
비교예 2
(물 500 g)		 42 98.9 45
비교예 3
(메틸 프로피오네이트 350 g+물 150 g)		 53 99.1 35
비교예 4
(에탄올 500 g)		 55 99.3 30
비교예 5
(메틸 아세테이트 500 g)		 46 99.1 35
비교예 1: 메틸 프로피오네이트를 이용한 재결정에 의한 L- 락타이드의 정제
용매로써 메틸 프로피오네이트 500 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하였다. 3회 정제된 락타이드의 성분 분석결과는 상기 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 재결정 용매로서 물을 포함하지 않는 용매를 사용한 경우, 정제된 락타이드 수율은 증가하였지만, 락타이드 순도는 낮아졌으며, 젖산 및 젖산 올리고머의 제거가 효율적으로 이루어지지 않아 산성도가 높아졌다.
비교예 2: 물을 이용한 재결정에 의한 L- 락타이드의 정제
용매로써 물 500 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하였다. 3회 정제된 락타이드의 성분 분석결과는 상기 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 재결정 용매로서 유기용매인 메틸 프로피오네이트를 포함하지 않는 순수한 물을 사용한 경우, 락타이드의 가수분해가 촉진되어 락타이드 수율이 크게 감소되었고, 락타이드 순도와 산성도에 있어서도 선택적인 정제가 이루어지지 않았음을 확인할 수 있었다.
비교예 3: 메틸 프로피오네이트와 물의 혼합용매를 이용한 재결정에 의한 L-락타이드의 정제
용매로써 메틸 프로피오네이트 350 g과 물 150 g을 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하였다. 3회 정제된 락타이드의 성분 분석결과는 상기 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 메틸 프로피오네이트와 물의 비율에서 물의 함량이 20중량%를 초과한 경우(150 g/(150 g+350 g)=30 중량%), 정제된 락타이드 수율과 순도가 낮아지는 동시에, 산성도는 높아짐을 확인하였다.
비교예 4: 에탄올을 이용한 재결정에 의한 L- 락타이드의 정제
용매로써 에탄올 500 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하였다. 3회 정제된 락타이드의 성분 분석결과는 상기 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 메탄올을 사용한 경우 메틸 프로피오네이트 또는 에틸 프로피오네이트와 물 혼합용매를 사용한 경우에 비해, 정제된 락타이드의 수율 및 순도는 낮았으며, 산성도 또한 다소 높았다.
비교예 5: 메틸 아세테이트를 이용한 재결정에 의한 L- 락타이드의 정제
용매로써 메틸 아세테이트 500 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 조 L-락타이드를 정제하였다. 3회 정제된 락타이드의 성분 분석결과는 상기 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타난 바와 같이, 메틸 아세테이트를 사용한 경우, 메틸 프로피오네이트 또는 에틸 프로피오네이트와 물 혼합용매를 사용한 경우에 비해, 정제된 락타이드의 수율 및 순도는 낮았으며, 산성도 또한 다소 높았다.

Claims (7)

  1. 광학이성질체가 혼합된 락타이드 시료를 하기 화학식 1로 표시되는 알킬 프로피오네이트(alkyl propionate) 및 물을 함유하는 혼합용매로 재결정하는 단계를 포함하는 광학순도가 향상된 L- 또는 D-락타이드의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00002

    상기 화학식에서 R1은 C1 내지 C4 저급알킬임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합용매는 물을 5 내지 20 중량%로 함유하는 것인 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알킬 프로피오네이트는 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 이소프로필 프로피오네이트, 이소부틸 프로피오네이트, 타샬리부틸 프로피오네이트 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용매로 재결정하는 단계를 2회 이상 반복하여 수행하는 것인 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    재결정은 상기 용매에 락타이드 혼합시료를 첨가하고 50 내지 70℃로 가열하여 완전히 용해시킨 후 10 내지 20℃로 냉각하여 락타이드 결정을 석출함으로써 달성되는 것인 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 락타이드 결정을 여과하여 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것인 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    99.0% 이상의 광학순도 및 10 meq/kg 이하의 산성도를 갖는 L- 또는 D-락타이드를 제공하는 것인 제조방법.
KR1020130144156A 2013-11-25 2013-11-25 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법 KR101809663B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130144156A KR101809663B1 (ko) 2013-11-25 2013-11-25 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130144156A KR101809663B1 (ko) 2013-11-25 2013-11-25 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150060116A true KR20150060116A (ko) 2015-06-03
KR101809663B1 KR101809663B1 (ko) 2017-12-15

Family

ID=53504801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130144156A KR101809663B1 (ko) 2013-11-25 2013-11-25 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101809663B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022260430A1 (ko) * 2021-06-10 2022-12-15 주식회사 엘지화학 락타이드 라세미체의 분리방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0591188A1 (en) * 1990-07-13 1994-04-13 E.I. Du Pont De Nemours And Company High yield recycle process for lactide
JP2000086652A (ja) 1998-09-11 2000-03-28 Shimadzu Corp ラクチドの精製方法
EP1136480A1 (fr) 2000-03-23 2001-09-26 Brussels Biotech Procedé de purification d'esters cycliques
BE1015060A3 (fr) 2002-08-06 2004-09-07 Brussels Biotech Nv Sa Procede de production de polylactide au depart d'une solution d'acide lactique ou d'un de ses derives.

Also Published As

Publication number Publication date
KR101809663B1 (ko) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI95697C (fi) Laktidin valmistus dehydratoimalla sopivasti vesipitoista maitohapposyötettä
KR101698915B1 (ko) 락티드 유도체의 혼합물의 생성 방법
JP5781445B2 (ja) 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
US20030008927A1 (en) Method for preparing a lactic acid ester composition and use thereof as solvent
KR20030069792A (ko) 고리상 에스테르의 정제방법
JP6559245B2 (ja) ラクチドの製造法
CN109400574B (zh) 一种粗交酯的提纯方法及应用
KR101809663B1 (ko) 알킬 프로피오네이트와 물 혼합용매를 이용한 광학순도가 향상된 락타이드의 제조방법
US8895760B2 (en) Process for the preparation of L-lactide of high chemical yield and optical purity
EP2842932A1 (en) Method for continuously producing high-content high-optical-purity lactate
CN113292531B (zh) 一种meso-丙交酯和D,L-丙交酯的混合丙交酯的纯化方法
KR102198137B1 (ko) 해중합촉매로서 금속아황산염을 이용하는 락타이드의 제조방법
EP2128152B1 (de) Verfahren zur Reinigung zyklischer Diester der L-bzw. D-Milchsäure
AT507580B1 (de) Verfahren zur reinigung zyklischer diester der milchsäure
CN114621179A (zh) 乙交酯的合成方法
PL228845B1 (pl) Sposób otrzymywania L,L-i D,D-laktydu kwasu mlekowego

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant