カルボン酸のアルカリ金属塩から純粋アルキルエステルを調製するプロセス
カルボン酸の脱水アルカリ金属塩を、メタノール、エタノールまたはブタノールなどのアルコールに溶解することにより、対応するアルコールの溶液を生成する。溶液アルコールをさらに、加圧下または大気圧下で１５０〜２００℃の高温で二酸化炭素により処理する。カルボン酸は、対応するアルキルエステルと、副生成物としての炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムとに変換される。アルカリ金属塩のメタノール、エタノールまたはブタノール溶液としての乳酸カルシウム、乳酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウムまたはサリチル酸ナトリウムは、加圧下または大気圧下で高温で二酸化炭素により処理されると、生成物としての乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、安息香酸メチルまたはサリチル酸メチルに変換される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純粋アルキルエステルを、二酸化炭素とアルコールとを用いて、対応するカルボン酸のアルカリ金属塩から調製するプロセスを提供する。アルカリ金属カルボン酸塩は、発酵プロセスまたは合成によって天然のソースから調製される。
【背景技術】
【０００２】
高純度Ｓ−（−）−乳酸メチルは、産業レベルで興味深い適用の可能性を有する重要な生成物を構成する。薬剤および高純度乳酸の製造に用いることができる。このようにして製造された乳酸は、乳製品の製造、栄養分野での酸味剤として、可塑剤、接着剤および薬品の製造における中間物質として、乳酸塩の製造、ウールの染色における媒染剤として、および他の目的で用いることができる。同様に、高純度乳酸メチルから調製された高純度乳酸は、バッグ、アプリケーションフィルムの製造に有用な生体適合性および生物分解性を有するポリマーの製造分野、衛生および医療分野などの分野で産業的に発展することが大いに期待されている。
【０００３】
従来技術で公知の乳酸メチルを製造する方法は概して２つの工程を含む。工程１では、アルカリ金属乳酸塩を濃縮または希釈硫酸と反応させる。アルカリ金属硫酸塩が副生成物として、乳酸の希釈水溶液と共に生成される。工程２では希釈乳酸溶液を、触媒を用いてメタノールで濃縮しエステル化する。得られた乳酸メチルとメタノールと水との混合物をさらに精製することにより生成物、すなわち乳酸メチルを得る。乳酸メチルの製造方法としては上記の大まかな方法に基づいて過去に種々の方法が示唆されており、以下の特許文献に記載されている米国特許第２２９０９２６号、第２４０６６４８号、第２３９０１４０号、第２３３４５２４号、第２３５０３７０号および第２４３４３００号を参照し得る。これらの文献には乳酸メチルの製造方法が開示されているが、これらの方法は、生成物が純粋でない、生成物を分離するために高価でかなりのエネルギーを要するプロセスを必要とする、硫酸ナトリウムが残渣として出る、腐食する、その他いくつかを含む様々な欠点がある。
【０００４】
米国特許第６，３４２，６２６号を参照し得る。ここでは乳酸メチルを、７３％乳酸から２段階で２００℃の高温かつ２０ｋｇ／ｃｍ2の高圧で製造する方法が記載されている。このプロセスは２段階で行われる。第１段階では、報告されている乳酸の平衡変換は約８０％であり、第１段階の副生成物を単離した後、第２段階で、乳酸の残りを変換する。欠点は、より高温および高圧を用いること、および乳酸が腐食する性質を有しているため、商業的製造を立ち上げるコストが上がることである。さらなる欠点は、乳酸はこのように非常に高温でラセミ化し得ることである（Ｃ．Ｈ．Ｈｏｌｔａｎ、Ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ、（乳酸、乳酸誘導体の特性と化学的作用）Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｏｓｗａｌｄ Ｓｃｈｍｉｄｔ ＫＧ Ｌｅｉｐｚｉｇ、１９７１、１４９頁）。さらに、乳酸メチルの光学純度および生成された乳酸メチルの化学純度は報告されていない。
【０００５】
米国特許第５４５３３６５号を参照し得る。ここでは、糖を含む混合物の発酵により乳酸塩を調製し、発酵中に得られた乳酸をその塩に変換し、その後エステル化する連続的プロセスが開示されている。ここでは、
ａ）アルカリ土類金属炭酸塩または重炭酸塩を発酵液に添加することにより、得られた乳酸を少なくとも９０モル％の度合いまで中和し、
ｂ）ＮＨ3およびＣＯ2の添加により、得られた発酵液をｐＨ７〜１３に調整し、得られた沈殿物を分離し、
ｃ）得られた精製乳酸アンモニウム溶液をアルコールでエステル化する。
【０００６】
従来技術で報告されている乳酸メチルの大まかな調整方法によると、アルカリ金属乳酸塩を酸性にすることにより粗乳酸と副生成物としてアルカリ金属硫酸塩とを生成し、その後反応性蒸留の並流方法により粗乳酸をエステル化する。反応性蒸留の並流方法では、反応性蒸留器を高温に維持することにより、生成物である乳酸メチルならびに副生成物である水および超過アルコールを反応性蒸留器から取り出す。これにより反応性蒸留器に酸性が蓄積され、ヒドロキシメチルフルフラル、２−ペンテン−１−オールなどの望ましくない副生成物が生成される。並流反応性蒸留から得られた、アルコールと水と乳酸メチルとの混合物中で、乳酸メチルが水と共沸混合物を生成すること、およびアルコールと水と乳酸メチルとの混合物から乳酸メチルを純粋無水物の形態で単離することは困難であることが公知である。報告されている従来技術では、生成物の不純物プロファイルおよびその光学純度については触れられていない。さらに、報告されている方法は、アルカリ金属乳酸塩を用いて粗乳酸を生成し、不要なアルカリ金属硫酸塩を生成している。報告されている方法のさらなる欠点は、アルカリ金属乳酸塩を硫酸と反応させた後に生成され非常に低いｐＨ値に維持される粗乳酸は、非常に腐食し易い性質を有し、高温ではより腐食し易く、製造立ち上げおよびその構成原料は慎重に選択する必要があり、かなりの資本が必要だということである。これら報告されている方法のさらなる欠点は、アルカリ金属はアルカリ金属硫酸塩という形で廃棄物となり、アルカリは、アルカリ金属乳酸塩を生成する発酵セクションには再利用できないということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主要な目的は、メタノールまたはエタノールなどのアルコールと二酸化炭素を用いて、カルシウム、ナトリウムまたはカリウムのアルカリ金属カルボン酸塩を直接エステル化することにより純粋アルキルエステルを調製するプロセスを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、鉱酸を用いることなくアルキルエステルを調製するプロセスを提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、乳酸カルシウム、乳酸ナトリウムまたは乳酸カリウムを直接エステル化することにより純粋乳酸メチルを提供し、反応の副生成物、すなわち重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムをサトウキビ汁発酵プロセスで再利用することにより、対応するアルカリ金属乳酸塩を生成することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、硫酸カルシウム、硫酸ナトリムおよび硫酸カリウムを生成することなく純粋乳酸メチルおよび純粋乳酸を生成する汚染のないプロセスを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、触媒を用いて又は用いないで加水分解可能することにより純粋乳酸を得ることができる純粋乳酸メチルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従って本発明は、アルコールおよびＣＯ2を用いてカルボン酸のアルカリ金属塩のエステル化を行うことにより光学的に純粋なアルキルエステルを調製する単一工程プロセスであって、
ｉ．１５分から３０分の範囲の期間に亘って脱水粉末金属カルボン酸塩をメタノールと混合し、５００〜１０００ｒｐｍの範囲で攪拌することにより金属カルボン酸塩の５〜３０重量％メタノール溶液を得る工程と、
ｉｉ．工程（ｉ）で得た溶液を、２０〜６０．４ｋｇ／ｃｍ2の範囲で１４５〜１６５℃の範囲の温度で１５分〜１時間の範囲の期間に亘って二酸化炭素により加圧することによりアルキルエステルおよび沈殿物として副生成物を得る工程と、
ｉｉｉ．工程（ｉｉ）で得た沈殿物を濾過により分離し、発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程と、
ｉｖ．アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換がこれとは分離した副生成物と共に得られるまで、工程（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を好ましくは３〜４回繰り返す工程と、
ｖ．９９．５０〜９９．８重量％の範囲の純度で蒸留することによりアルキルエステルを回収する工程であって、濾液の未反応メタノールから約０．０３〜０．１重量％の水分を回収し再利用する工程と、
を含むプロセスを提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態では、上記副生成物は、対応するアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩である。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、金属は、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムからなる群より選択される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態では、金属のカルボン酸塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩または安息香酸からなる群より選択される。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態では、用いるアルコールは、メタノール、エタノールおよびブタノールからなる群より選択される。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、アルキルエステルの光学純度は、９８〜９９％の範囲である。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態では、プロセスは、バッチまたは連続モードで実施される。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態では、工程（ｂ）でのプロセスに用いる再利用メタノールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１のモル比、好ましくは２．８対１のモル比を有する。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態では、金属カルボン酸塩からアルキルエステルへの変換パーセンテージは９５〜９９％の範囲である。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態では、反応の歩留まりは、９０〜９９．０％の範囲であり、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％の範囲である。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩が発酵セクションで再利用されることによりグルコース源からアルカリ金属カルボン酸塩が生成される。
【００２３】
本発明のさらに別の実施形態では、蒸留によるアルキルエステルの回収は必要に応じて真空を用いて行われる。
【００２４】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリおよびアルカリ土類金属塩は天然および必要に応じて非天然ソースから得られる。
【００２５】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリ金属カルボン酸塩は、発酵プロセスまたは合成によって天然のソースから調製される。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態では、アルキルエステルを調製するプロセスは鉱酸を用いることなく実施される。
【００２７】
本発明のさらに別の実施形態では、反応の副生成物、すなわち重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムがサトウキビ汁発酵プロセスで再利用されることにより、対応するアルカリ金属乳酸塩が生成される。
【００２８】
本発明のさらに別の実施形態では、本発明は、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムを生成することなく純粋乳酸メチルおよび純粋乳酸を生成する汚染のないプロセスを提供する。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態では、本発明は、触媒を用いて又は用いないで加水分解することにより純粋乳酸を得ることができる純粋乳酸メチルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧反応炉内で用いて、アルコールおよびＣＯ2ガスの再利用が複数行われる、アルキルエステルの合成バッチプロセス。
【図２】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧反応炉内で用いる、アルキルエステルの合成バッチプロセス。
【図３】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧で用いる、アルキルエステルの合成連続プロセス。
【図４】アルカリ金属乳酸塩のメタノール無水溶液を生成するプロセス。
【図５】標準的炭酸カルシウムサンプルおよび、ＣＯ2とアルコールとを用いてカルボン酸のアルカリ金属塩をエステル化することにより調製した炭酸カルシウムサンプルのＸＲＤパターン。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明のプロセスは、二酸化炭素およびアルコール、好ましくはメタノールを用いて脱水アルカリ金属カルボン酸塩を直接エステル化することにより光学的に純粋なアルキルエステルを得る単一の工程を含む。このプロセスは、脱水アルカリ金属カルボン酸塩を、約１時間に亘って環流しながら反応させた後に蒸留することにより、純度約９９．８重量％、水分０．０３〜０．１重量％の所望の純粋アルキルエステルを調製する手順を含む。未反応のメタノールは回収され再利用される。
【００３２】
プロセスは以下の工程を含む。
（ａ）脱水粉末アルカリ金属カルボン酸塩をメタノールと所望の化学量論比で反応させて５〜３０％のメタノール溶液を得、１４５〜１６０℃の温度範囲で最長１時間に亘って二酸化炭素により２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の範囲で加圧することにより、アルキルエステルおよび沈殿物として対応するアルカリ金属炭酸塩または重炭素塩を得る工程、
（ｂ）アルカリ金属炭酸塩または重炭素塩の上記沈殿物を濾過により分離し、これを発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程、
（ｃ）アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換が、これとは分離したアルカリ炭酸塩または重炭酸塩沈殿物と共に得られるまで、工程（ａ）および（ｂ）に記載の手順を好ましくは３〜４回繰り返す工程、
（ｄ）上記工程で得た濾液から合理的な度合いで純粋なアルカリエステル（＜９９．５％）を回収する工程。
【００３３】
このようにして得た純粋アルキルエステルを必要に応じて加水分解することにより純粋乳酸を得てもよい。
【００３４】
本発明のプロセスは必要に応じてバッチまたは連続モードで実施可能である。
【００３５】
アルカリ金属は、ナトリウム、カリウムおよびカルシウムなどから選択される。
【００３６】
アルカリ金属塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩および安息香酸などから選択される。
【００３７】
蒸留によるアルキルエステルの回収は必要に応じて真空を用いて行われる。
【００３８】
工程（ｂ）のプロセスのために用いる再利用メタノールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１、好ましくは２．８対１のモル比を有する。
【００３９】
得られるアルキルエステルの純度は、９９．５０〜９９．８重量％の範囲であり、０約０．０３〜０．１重量％が水分である。
【００４０】
反応の歩留まりは９９．０％より高く、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％よりも高い。
【００４１】
本発明によって得られるアルキルエステルの光学純度は、９９．０％よりも高い。
【００４２】
アルカリおよびアルカリ土類金属塩は天然資源から得られる。本発明の一実施形態では、非天然ソースからも得られ得る。
【００４３】
このようにして本発明のプロセスによって得られた高純度乳酸は、ポリ乳酸生成用のモノマーとして、生物分解性ポリマー調製用のモノマーとして、酸味剤として、食品添加物として、および乳酸メチルが溶剤として使用可能な薬剤分野で用いられ、薬剤分野でも適用される。
【実施例】
【００４４】
以下の実施例は説明のためにのみ記載するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４５】
（高圧での乳酸カルシウムの直接エステル化）
（実施例１）
（粉末乳酸カルシウムの脱水）
サトウキビ汁発酵または他のいずれかのショ糖源から得た粉末乳酸カルシウムを、真空乾燥機を用いて真空中（５０ｍｂａｒ）で８０℃の温度で２４時間、乾燥させた。乳酸カルシウム中の初期水分含有率は３０％であり、乳酸カルシウム中の水分は１．５重量％まで低下した。この乾燥粉末乳酸カルシウムを以下に述べる実施例で用いた。
【００４６】
（実施例２）
（反応用原料溶液の調製）
容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉に実施例１で述べた乾燥粉末乳酸カルシウム２５０ｇを純粋メタノール２２５０ｇと共に入れて最終的に１０重量％となる乳酸カルシウムの純粋メタノール溶液を得た。その後この材料を、攪拌器を用いて１５分間、周囲温度で７５０ｒｐｍで連続的に混合することにより、乳酸カルシウムのメタノール溶液を得た。この粗乳酸カルシウムのメタノール溶液を以下の実施例で原料溶液として用いた。
【００４７】
（実施例３）
（二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例２で説明したように調製した乳酸カルシウムの１０重量％（１１００ｇ）希釈メタノール（２）溶液（１）を、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は６０．４ｋｇ／ｃｍ2に戻る。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は７．５重量％であることがわかり、メタノール濃度は９２．４重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．１重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００４８】
第２段階では、上記遠心分離器から得た濾液（９）を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて１５分間、７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び、二酸化炭素ガス（１３）を反応炉内で泡立てることにより反応炉の内圧を４０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５９．０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器（５）から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン内で１１０℃で乾燥させ（７）、貯蔵した（８）。遠心分離器からの回収濾液（９）をメチルエステル、メタノールおよび水分の含有率について上記のように分析した。濾液中のメチルエステル濃度は９．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は９０．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。このように分離した二酸化炭素は（４）で再利用可能であり、混合液は（４）で再利用可能である。
【００４９】
第３段階では、上記第２段階の遠心分離器から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れた。他の操作手順およびパラメータは第１および第２段階と同じであった。反応炉内で得た最終圧力は５５ｋｇ／ｃｍ2であることがわかった。遠心分離器（５）から得た濾液（９）中のメチルエステル濃度は１０．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．４重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００５０】
第４段階では、上記第３段階の遠心分離器から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れた。他の操作手順およびパラメータは第１、第２および第３段階と同じであった。反応炉内で得た最終圧力は５４．５ｋｇ／ｃｍ2であることがわかった。遠心分離器（５）から得た濾液（９）中のメチルエステル濃度は１１．６重量％であることがわかり、メタノール濃度は８７．７重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００５１】
所望の段階の後、（４）で得た未変換のメタノール、メチルエステルおよび水分がある場合は水分を、リボイラを備えたタワー分別蒸留アセンブリ（１４）に送って回収した。リボイラ内に安定化剤として１重量％のメチルエステル重炭素ナトリウムを加えた。分別蒸留アセンブリ（１４）内で真空を用いて又は用いないで純粋メチルエステル（１５）をメタノール（１６）から分離し、別に貯蔵した。得られた純粋メタノールを（１）で再利用した。高純度メタノールエステル留分を回収した。これはＧＣ分析で９９．８重量％の純度を示し、水分含有率は０．０３％であった。メチルエステル純液の光学回転を偏光計で測定し、（−）８．４３であった。
【００５２】
このように４段階で、乳酸カルシウムからメチルエステルへの９７％を超える変換が観察された。
【００５３】
（実施例４）
（トリエタノールアミンを用いた、二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例１で述べた乾燥乳酸カルシウム（１）１１０ｇと、純粋メタノール（２）７９４ｇと、トリエタノールアミン（２ａ）１１０ｇとを、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は６１．２ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸カルシウムを含むウェットケーキをオーブン内で１１０℃で乾燥させ（７）、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は９．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．９重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能である。別の揮発性反応混合液（１２）は（４）で再利用した。
【００５４】
第２段階では、上記遠心分離器（５）から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して２０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５９．０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇した。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）からの回収濾液（９）を、メチルエステル、メタノールおよび水分の含有率について上記のように分析した。濾液中のメチルエステル濃度は１０．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．６重量％であった。反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能である。別の揮発性反応混合液（１２）は（４）で再利用した。
【００５５】
（実施例５）
（コントロール実験：１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の反応）（図１）
実施例２で説明した方法で調製した乳酸カルシウムのメタノール溶液（１０重量％）１１００ｇを、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧を２０．２ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、バスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。反応生成物中に沈殿は観察されなかった。反応炉底部から回収した反応生成物（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。濾液中のメチルエステル濃度は０重量％であることがわかり、メタノール濃度は１００重量％であった。このように、二酸化炭素がない場合、メチルエステルは生成されないことがわかった。
【００５６】
（高圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）
（実施例６）
（乳酸ナトリウム水溶液の脱水）（図４）
ガラス容器を備えた容量５Ｌのタワーアセンブリ（３）に、ＬＡＣＴＯＣＨＥＭ（インド、チェンナイ）製純粋乳酸ナトリウム水溶液（１）２５００ｇ（濃度７０重量％）を、純粋トルエン（２）１０００ｇと共に入れた。その後この材料を、攪拌器を用いて２５０ｒｐｍで連続的に混合した。この反応炉内の物質を、電気ヒータを用いて加熱した。物質を収容したタワーから水蒸気がトルエンと共に上がり上部で濃縮（６）され、２層を留出物として得た。上部の軽量有機層を連続的に再利用し、底部の水層は、完全に枯渇して留出物中に水層が見えなくなるまで連続的に除去した。上部の温度は操作終了時には８５〜１０５℃に達し、底部の反応炉温度は９９〜１０５℃の範囲であった。トルエン中の脱水乳酸ナトリウムを分離器（４）に移した。その後、このようにして得たトルエン中の脱水乳酸ナトリウムをゆっくりと４０℃まで冷却した。上部トルエン層を分離器（４）から吸い上げることにより除去した。反応炉底部で得た乳酸ナトリウム結晶を純粋メタノール２５００ｇ中に溶解することにより、混合器（５）内で乳酸ナトリウムの４０重量％メタノール溶液を生成した。乳酸ナトリウムのメタノール溶液を２５℃まで冷却し、貯蔵した。この水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール溶液を以下に述べる実施例で用いた。
【００５７】
（実施例７）
（二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例６で説明した方法で調製した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール（２）溶液（１）１１００ｇ（４０重量％）を容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して、初期圧力２８．７ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５３．５ｋｇ／ｃｍ2まで上昇した。その後反応物質を２５℃まで冷却し、バスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸ナトリウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）からの回収濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は２０．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は７６．９重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。（４）で得た未変換のメタノール、メチルエステルおよび水分がある場合は水分を、リボイラを備えたタワー分別蒸留アセンブリ（１４）に送って回収した。リボイラ内に安定化剤として１重量％のメチルエステル重炭素ナトリウムを加えた。分別蒸留アセンブリ（１１）内で真空を用いて又は用いないで純粋メチルエステル（１５）をメタノール（１６）から分離し、別に貯蔵した。得られた純粋メタノールは（４）で再利用可能である。
【００５８】
（実施例８）
（トリエタノールアミンを用いた、二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図２）
実施例６で説明した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール（２）溶液（１）を蒸留することにより超過メタノールを除去して、最終乳酸ナトリウム濃度５０重量％を得た。残りはメタノールおよび微量のトルエンであった。この溶液（１）１３００ｇを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５６ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応炉底部から除去し、次いでバスケット型遠心分離器（５）で濾過した。その後濾液（９）をロータリーエバポレータ内でフラッシュ蒸留して、最大量の揮発性物質を留出物として除去した。蒸留後、ロータリーエバポレータ内で回収した残渣を軟鋼製反応炉内で純粋メタノール（２）９００ｇと共に再利用した。反応炉底部のサンプルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は１５．６重量％であることがわかり、メタノール濃度は６９．８重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。
【００５９】
第２段階では、上記のように得た原料を、同じ軟鋼製高圧反応炉（４）内で処理し、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して２０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は４６．５ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応炉底部から除去した後にバスケット型遠心分離器（５）で濾過した。その後、濾液（９）をロータリーエバポレータ内でフラッシュ蒸留して、最大量の揮発性物質を留出物として除去した。蒸留物と残渣とを別々に回収した。蒸留物と反応炉底部のサンプルとを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いて水分非含有ベースで、メチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は１７．１重量％であることがわかり、メタノール濃度は６７．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５５重量％であった。蒸留物中のメチルエステル濃度は４０．２重量％であることがわかり、メタノール濃度は５８．７重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。
【００６０】
このように、乳酸ナトリウムは、メタノールおよび二酸化炭素ガスを用いて高圧反応および高温でメチルエステルに直接変換することができることがわかった。
【００６１】
（実施例９）
（メチルエステル（乳酸メチル）の存在下においてメタノールおよび二酸化炭素を用いた、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）（図２）
実施例６で説明した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール溶液を蒸留することにより超過メタノールを除去して、最終乳酸ナトリウム濃度５０重量％とメタノール濃度５０重量％とを得た。同量のＰＵＲＡＣ Ｉｎｃ．（米国）製純粋メチルエステル（乳酸メチル）を添加して、重量比でメチルエステル５０％と水分非含有乳酸ナトリウム（１）２５％とメタノール（２）２５％とを含む原料組成を得た。この混合物を容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５６．３ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応炉底部から除去した。反応炉底部のサンプルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は５８．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は４０．２重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．７重量％であった。このように、乳酸ナトリウムは、メチルエステルに直接変換することができ、変換率は３７〜４０％であることがわかった。
【００６２】
（高圧での乳酸カルシウムの直接エステル化）
（実施例９）
（種々の攪拌速度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウム溶液（１）（１０重量％）１００ｇとエタノール（２）とを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて３００、６００および１０００ｒｐｍの範囲の攪拌速度で連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表１に示す通りであった。反応終了時の平均水分含有率は７．５重量％の範囲であることがわかった。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１０）
（種々のＣＯ2圧力における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウム溶液（１）（１０重量％）１００ｇとエタノール（２）とを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力５、１５および２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。初期圧力５、１０および１５ｋｇ／ｃｍ2でのエチル化反応中、反応中の反応炉の全体的圧力はそれぞれ３９、５９および８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表２に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は７．８重量％の範囲であることがわかった。
【００６５】
【表２】
【００６６】
（実施例１１）
（ＣＯ2およびエタノールを用いた、種々の初期乳酸カルシウム濃度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
実施例２で説明した方法で乳酸カルシウム（１）５０、１００および１５０ｇをエタノール（２）に溶解することにより、初期濃度５％、１０％および１５％を有する乳酸カルシウム溶液を調製し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度９００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表３に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は６．２重量％の範囲であることがわかった。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実施例１２）
（種々の温度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
まず、実施例２で説明した方法で粉末乳酸カルシウム（１）１００ｇをエタノール（２）に溶解することにより、乳酸カルシウムの濃度１０％溶液を調製し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。反応材料を１９０℃、２００℃および２１０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。１９０℃、２００℃および２１０℃での反応中、反応炉の操作内圧はそれぞれ７２、７９．６および８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表４に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は９重量％の範囲であることがわかった。
【００６９】
【表４】
【００７０】
（実施例１３）
（種々の水分含有率における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウムおよびエタノール中の水分を調整および分析することにより、反応系内の水分含有率％を１．５％から２３％まで変化させた。乳酸カルシウムは概して３０℃で２３％の水分を含む。まず、実施例２で説明した方法で乳酸カルシウム（１００ｇ）をエタノール（２）に溶解（１）し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。
【００７１】
【表５】
【００７２】
シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。反応材料を２００℃まで加熱し、７〜８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表５に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は６〜１５重量％の範囲であることがわかった。
【００７３】
（大気圧での乳酸カルシウムの連続エステル化）
（実施例１４）
（メタノール、二酸化炭素および加熱媒体として酸化ジフェニルを用いた、１６５℃、大気圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）（図３）
ガラス容器を備えた容量５Ｌのタワーアセンブリに、ＬＡＣＴＯＣＨＥＭ（インド、チェンナイ）製純粋乳酸ナトリウム水溶液３３００ｇ（濃度７０重量％）を、純粋トルエン１２００ｇと共に入れた。その後この材料を、攪拌器を用いて２５０ｒｐｍで連続的に混合した。この反応炉内の物質を、電気ヒータを用いて加熱した。物質を収容したタワーから水蒸気がトルエンと共に上がり上部で濃縮され、２層を留出物として得た。上部の軽量有機層を蒸留器まで連続的に再利用し、底部の水層は、留出物中に水層の痕跡がなくなるまで連続的に除去した。上部の温度は操作終了時には１０５℃に達し、底部の反応炉温度は１０５℃であった。その後トルエン中に脱水乳酸ナトリウムを得、これをその後ゆっくりと６０℃まで冷却した。その後上部トルエン層を吸い上げることにより除去した。反応炉底部に乳酸ナトリウム結晶を得た。脱水乳酸ナトリウム（１）を微量のトルエンおよび酸化ジフェニル（２）８００ｇと共に、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（３）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。その後反応物質を１６５℃まで加熱し、反応全体を通してこの温度に保持した。純粋メタノール（４）を速度２００ｇ／ｈで反応炉底部の散布器に通した。同様に、二酸化炭素ガス（５）も同時に反応炉底部から速度４０Ｌ／ｈで別体の気体散布器に通した。未反応のメタノール、生成されたメチルエステルおよび未反応の二酸化炭素ガスの蒸気が反応炉から上がった。メチルエステルおよびメタノールをコンデンサ（７）で濃縮し、レシーバ（８）で蒸留物として回収した。この操作を５時間継続した。回収した蒸留物を、ＧＣ−ＭＳでメチルエステルについて分析した。蒸留物は、２４．５重量％のメチルエステルを示した。
【００７４】
（実施例１５）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧での酢酸ナトリウムからの酢酸メチルの調製）
無水酢酸ナトリウム（テクニカルグレード）８２グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１２００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２１０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１３０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は６２０ｐｓｉｇまで上昇し、５７０ｐｓｉｇまで下降した。その後、反応混合物を二酸化炭素により６２０ｐｓｉｇまで加圧し、その後反応混合物を１７０℃まで加熱し、さらに８時間この温度に保持し、その後冷却した。反応混合物の重量は１２１５グラムであった。ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った結果、反応混合物中に酢酸メチル６０グラムが示された。
【００７５】
（実施例１６）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧での安息香酸ナトリウムからの安息香酸メチルの調製）
無水安息香酸ナトリウム（テクニカルグレード）２５０グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１５００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２５０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１７０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は９５０ｐｓｉｇまで上昇し、反応終了時には８５０ｐｓｉｇまで下降した。反応物質を室温まで冷却すると、圧力は１２０ｐｓｉｇまで下降した。反応混合物の重量は１４５０グラムであった。ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った結果、反応混合物中に安息香酸メチル１４０グラムが示された。
【００７６】
（実施例１７）
（メタノール、二酸化炭素および加熱媒体として酸化ジフェニルを用いた、１７０℃、大気圧（１．０３ｋｇ／ｃｍ2）での安息香酸ナトリウムからの安息香酸メチルの連続的生成）
無水安息香酸ナトリウム５７６グラムを酸化ジフェニル１５００グラムと共に５リットルＳＳオートクレーブに入れた。反応混合物を、窒素流下１２０℃で３時間加熱することにより微量の水分を除去した。その後反応混合物を１６５〜１７０℃に加熱し、１２０ｍｌ／ｈの速度でこれにメタノールを添加した。同時に４０Ｌ／ｈの速度で二酸化炭素を添加した。蒸留物を生成物と共に水冷コンデンサで冷却し、回収した。メタノールの総添加量は７４６グラムであり、二酸化炭素の添加量は約８時間で約３５２グラムであった。回収した蒸留物の重量は約６５０グラムであり、安息香酸メチル１９５グラムを示した（ガスクロマトグラフ−質量分析法による）。
【００７７】
（実施例１８）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧でのサリチル酸ナトリウムからのサリチル酸メチルの調製）
無水サリチル酸ナトリウム（テクニカルグレード）８０グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１５００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２６０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１７０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は９５５ｐｓｉｇまで上昇し、９００ｐｓｉｇまで下降した。反応物質を冷却し、二酸化炭素により２５０ｐｓｉｇまで加圧し、さらに８時間に亘って１７０℃で加熱した。反応混合物を冷却した。操作後の反応混合物１４５７グラムに対し、ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った。反応混合物はサリチル酸メチル４２グラムおよび副生成物としてフェノール４グラムを示した。
【００７８】
（副生成物炭酸カルシウムの特徴づけ）（図５）
ＣＯ2およびアルコールを用いた乳酸カルシウムの直接エステル化により、高純度アルキルエステルおよび副生成物として炭酸カルシウムが生成される。合成された副生成物、すなわち炭酸カルシウムサンプルを、結晶性、表面積および孔容積で特徴づけた。このルートの長所は、合成された副生成物を発酵器に循環し再利用して、対応するアルカリ金属乳酸塩を生成できること、または細かく沈殿した炭酸カルシウムをその他の様々な適用に用いることができることである。超過のアルコールを添加することにより未反応の乳酸カルシウムを除去し、得られた固体をオーブンで１００℃で乾燥させた。炭酸カルシウムの乾燥重量を測定し、その後反応物の材料バランスも確かめた。実験誤差は±５％以内であることがわかった。図４は、標準的炭酸カルシウムサンプルおよび、ＣＯ2とアルコールとを用いて乳酸カルシウムのエステル化により調製した炭酸カルシウムサンプルのＸＲＤパターンを示す。この図からわかるように、合成した炭酸カルシウムの相は八角形構造を有する十分に結晶化した方解石（ＪＣＰＤＳ８３−０５７７および８３−１７６２）であり、真性炭酸カルシウムサンプルに合致する。マルチポイント吸収法により得たＢＥＴ表面積および孔容積の結果を表６に示す。これらの結果は、本発明によるプロセスで調製した炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3synthesized）は市場入手可能な炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3commercial）よりも広い比表面積を有することを示す。このことは、本研究で合成した炭酸カルシウムの粒径が、市場入手可能な炭酸カルシウムの粒径よりもはるかに小さいことを示している。ＣａＣＯ3synthesizedは、ＣａＣＯ3commercialに比べて、高い孔容積および高い平均孔サイズを示す。
【００７９】
【表６】
【００８０】
（本発明の利点）
本発明で報告する直接エステル化反応方法は、乳酸カルシウムまたはナトリウムからメチルエステルへの反応であり、従って、従来の方法で得られる硫酸カルシウムまたは硫酸ナトリウムの好ましくない汚染物質を生成しない。
【００８１】
本発明では、反応中にメチルエステルと共に副生成物として炭酸または重炭酸カルシウムまたはナトリウムが生成され、これらは発酵セクションまで循環され再利用可能である。
【００８２】
本発明による新規な方法では、超過の未反応メタノールおよび得られた二酸化炭素は容易に分離可能であり、操作中に再利用可能である。
【００８３】
本発明で報告する、トリエタノールアミンなどの試薬の使用は、乳酸ナトリウムまたはカルシウムからメチルエステルへの変換を増加させる。
【００８４】
本発明では、副生成物の生成はない。
【００８５】
反応炉底部に供給される超加熱メタノール蒸気は、水分がある場合に水分の除去を補助し、反応炉上部に生成されるメチルエステルの除去を補助し、従って可逆反応を阻止し、よって大気圧での連続的操作における、乳酸ナトリウムからメチルエステルへの前方反応の促進を補助する。上記操作の正味の効果は、乳酸ナトリウムからメチルエステルへの変換がより高い割合で達成されることである。
【００８６】
本発明で報告する連続的方法は、モル比８を許容する。本発明で生成されるメチルエステルは、ＧＣ−ＭＳによると９９．５〜９９．８重量％の純度を有し、水分含有率は０．０３〜０．５重量％と非常に低い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明で報告する新規の方法は、商業的に実施可能である。本発明で報告するプロセスは、操作が容易であり大規模での制御が容易であり、従って商業的に実施可能である。よって本発明の方法では、通常の従来の方法に比べて、非常に高品質な製品が高い歩留まりで得られ、高純度メチルエステルが生成できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純粋アルキルエステルを、二酸化炭素とアルコールとを用いて、対応するカルボン酸のアルカリ金属塩から調製するプロセスを提供する。アルカリ金属カルボン酸塩は、発酵プロセスまたは合成によって天然のソースから調製される。
【背景技術】
【０００２】
高純度Ｓ−（−）−乳酸メチルは、産業レベルで興味深い適用の可能性を有する重要な生成物を構成する。薬剤および高純度乳酸の製造に用いることができる。このようにして製造された乳酸は、乳製品の製造、栄養分野での酸味剤として、可塑剤、接着剤および薬品の製造における中間物質として、乳酸塩の製造、ウールの染色における媒染剤として、および他の目的で用いることができる。同様に、高純度乳酸メチルから調製された高純度乳酸は、バッグ、アプリケーションフィルムの製造に有用な生体適合性および生物分解性を有するポリマーの製造分野、衛生および医療分野などの分野で産業的に発展することが大いに期待されている。
【０００３】
従来技術で公知の乳酸メチルを製造する方法は概して２つの工程を含む。工程１では、アルカリ金属乳酸塩を濃縮または希釈硫酸と反応させる。アルカリ金属硫酸塩が副生成物として、乳酸の希釈水溶液と共に生成される。工程２では希釈乳酸溶液を、触媒を用いてメタノールで濃縮しエステル化する。得られた乳酸メチルとメタノールと水との混合物をさらに精製することにより生成物、すなわち乳酸メチルを得る。乳酸メチルの製造方法としては上記の大まかな方法に基づいて過去に種々の方法が示唆されており、以下の特許文献に記載されている米国特許第２２９０９２６号、第２４０６６４８号、第２３９０１４０号、第２３３４５２４号、第２３５０３７０号および第２４３４３００号を参照し得る。これらの文献には乳酸メチルの製造方法が開示されているが、これらの方法は、生成物が純粋でない、生成物を分離するために高価でかなりのエネルギーを要するプロセスを必要とする、硫酸ナトリウムが残渣として出る、腐食する、その他いくつかを含む様々な欠点がある。
【０００４】
米国特許第６，３４２，６２６号を参照し得る。ここでは乳酸メチルを、７３％乳酸から２段階で２００℃の高温かつ２０ｋｇ／ｃｍ2の高圧で製造する方法が記載されている。このプロセスは２段階で行われる。第１段階では、報告されている乳酸の平衡変換は約８０％であり、第１段階の副生成物を単離した後、第２段階で、乳酸の残りを変換する。欠点は、より高温および高圧を用いること、および乳酸が腐食する性質を有しているため、商業的製造を立ち上げるコストが上がることである。さらなる欠点は、乳酸はこのように非常に高温でラセミ化し得ることである（Ｃ．Ｈ．Ｈｏｌｔａｎ、Ｌａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ、ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ、（乳酸、乳酸誘導体の特性と化学的作用）Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｏｓｗａｌｄ Ｓｃｈｍｉｄｔ ＫＧ Ｌｅｉｐｚｉｇ、１９７１、１４９頁）。さらに、乳酸メチルの光学純度および生成された乳酸メチルの化学純度は報告されていない。
【０００５】
米国特許第５４５３３６５号を参照し得る。ここでは、糖を含む混合物の発酵により乳酸塩を調製し、発酵中に得られた乳酸をその塩に変換し、その後エステル化する連続的プロセスが開示されている。ここでは、
ａ）アルカリ土類金属炭酸塩または重炭酸塩を発酵液に添加することにより、得られた乳酸を少なくとも９０モル％の度合いまで中和し、
ｂ）ＮＨ3およびＣＯ2の添加により、得られた発酵液をｐＨ７〜１３に調整し、得られた沈殿物を分離し、
ｃ）得られた精製乳酸アンモニウム溶液をアルコールでエステル化する。
【０００６】
従来技術で報告されている乳酸メチルの大まかな調整方法によると、アルカリ金属乳酸塩を酸性にすることにより粗乳酸と副生成物としてアルカリ金属硫酸塩とを生成し、その後反応性蒸留の並流方法により粗乳酸をエステル化する。反応性蒸留の並流方法では、反応性蒸留器を高温に維持することにより、生成物である乳酸メチルならびに副生成物である水および超過アルコールを反応性蒸留器から取り出す。これにより反応性蒸留器に酸性が蓄積され、ヒドロキシメチルフルフラル、２−ペンテン−１−オールなどの望ましくない副生成物が生成される。並流反応性蒸留から得られた、アルコールと水と乳酸メチルとの混合物中で、乳酸メチルが水と共沸混合物を生成すること、およびアルコールと水と乳酸メチルとの混合物から乳酸メチルを純粋無水物の形態で単離することは困難であることが公知である。報告されている従来技術では、生成物の不純物プロファイルおよびその光学純度については触れられていない。さらに、報告されている方法は、アルカリ金属乳酸塩を用いて粗乳酸を生成し、不要なアルカリ金属硫酸塩を生成している。報告されている方法のさらなる欠点は、アルカリ金属乳酸塩を硫酸と反応させた後に生成され非常に低いｐＨ値に維持される粗乳酸は、非常に腐食し易い性質を有し、高温ではより腐食し易く、製造立ち上げおよびその構成原料は慎重に選択する必要があり、かなりの資本が必要だということである。これら報告されている方法のさらなる欠点は、アルカリ金属はアルカリ金属硫酸塩という形で廃棄物となり、アルカリは、アルカリ金属乳酸塩を生成する発酵セクションには再利用できないということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主要な目的は、メタノールまたはエタノールなどのアルコールと二酸化炭素を用いて、カルシウム、ナトリウムまたはカリウムのアルカリ金属カルボン酸塩を直接エステル化することにより純粋アルキルエステルを調製するプロセスを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、鉱酸を用いることなくアルキルエステルを調製するプロセスを提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、乳酸カルシウム、乳酸ナトリウムまたは乳酸カリウムを直接エステル化することにより純粋乳酸メチルを提供し、反応の副生成物、すなわち重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムをサトウキビ汁発酵プロセスで再利用することにより、対応するアルカリ金属乳酸塩を生成することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、硫酸カルシウム、硫酸ナトリムおよび硫酸カリウムを生成することなく純粋乳酸メチルおよび純粋乳酸を生成する汚染のないプロセスを提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、触媒を用いて又は用いないで加水分解可能することにより純粋乳酸を得ることができる純粋乳酸メチルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従って本発明は、アルコールおよびＣＯ2を用いてカルボン酸のアルカリ金属塩のエステル化を行うことにより光学的に純粋なアルキルエステルを調製する単一工程プロセスであって、
ｉ．１５分から３０分の範囲の期間に亘って脱水粉末金属カルボン酸塩をメタノールと混合し、５００〜１０００ｒｐｍの範囲で攪拌することにより金属カルボン酸塩の５〜３０重量％メタノール溶液を得る工程と、
ｉｉ．工程（ｉ）で得た溶液を、２０〜６０．４ｋｇ／ｃｍ2の範囲で１４５〜１６５℃の範囲の温度で１５分〜１時間の範囲の期間に亘って二酸化炭素により加圧することによりアルキルエステルおよび沈殿物として副生成物を得る工程と、
ｉｉｉ．工程（ｉｉ）で得た沈殿物を濾過により分離し、発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程と、
ｉｖ．アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換がこれとは分離した副生成物と共に得られるまで、工程（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を好ましくは３〜４回繰り返す工程と、
ｖ．９９．５０〜９９．８重量％の範囲の純度で蒸留することによりアルキルエステルを回収する工程であって、濾液の未反応メタノールから約０．０３〜０．１重量％の水分を回収し再利用する工程と、
を含むプロセスを提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態では、上記副生成物は、対応するアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩である。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、金属は、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムからなる群より選択される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態では、金属のカルボン酸塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩または安息香酸からなる群より選択される。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態では、用いるアルコールは、メタノール、エタノールおよびブタノールからなる群より選択される。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、アルキルエステルの光学純度は、９８〜９９％の範囲である。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態では、プロセスは、バッチまたは連続モードで実施される。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態では、工程（ｂ）でのプロセスに用いる再利用メタノールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１のモル比、好ましくは２．８対１のモル比を有する。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態では、金属カルボン酸塩からアルキルエステルへの変換パーセンテージは９５〜９９％の範囲である。
【００２１】
本発明のさらに別の実施形態では、反応の歩留まりは、９０〜９９．０％の範囲であり、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％の範囲である。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩が発酵セクションで再利用されることによりグルコース源からアルカリ金属カルボン酸塩が生成される。
【００２３】
本発明のさらに別の実施形態では、蒸留によるアルキルエステルの回収は必要に応じて真空を用いて行われる。
【００２４】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリおよびアルカリ土類金属塩は天然および必要に応じて非天然ソースから得られる。
【００２５】
本発明のさらに別の実施形態では、アルカリ金属カルボン酸塩は、発酵プロセスまたは合成によって天然のソースから調製される。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態では、アルキルエステルを調製するプロセスは鉱酸を用いることなく実施される。
【００２７】
本発明のさらに別の実施形態では、反応の副生成物、すなわち重炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムがサトウキビ汁発酵プロセスで再利用されることにより、対応するアルカリ金属乳酸塩が生成される。
【００２８】
本発明のさらに別の実施形態では、本発明は、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムを生成することなく純粋乳酸メチルおよび純粋乳酸を生成する汚染のないプロセスを提供する。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態では、本発明は、触媒を用いて又は用いないで加水分解することにより純粋乳酸を得ることができる純粋乳酸メチルを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧反応炉内で用いて、アルコールおよびＣＯ2ガスの再利用が複数行われる、アルキルエステルの合成バッチプロセス。
【図２】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧反応炉内で用いる、アルキルエステルの合成バッチプロセス。
【図３】カルボン酸のアルカリ金属塩、アルコールおよびＣＯ2ガスを高圧で用いる、アルキルエステルの合成連続プロセス。
【図４】アルカリ金属乳酸塩のメタノール無水溶液を生成するプロセス。
【図５】標準的炭酸カルシウムサンプルおよび、ＣＯ2とアルコールとを用いてカルボン酸のアルカリ金属塩をエステル化することにより調製した炭酸カルシウムサンプルのＸＲＤパターン。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明のプロセスは、二酸化炭素およびアルコール、好ましくはメタノールを用いて脱水アルカリ金属カルボン酸塩を直接エステル化することにより光学的に純粋なアルキルエステルを得る単一の工程を含む。このプロセスは、脱水アルカリ金属カルボン酸塩を、約１時間に亘って環流しながら反応させた後に蒸留することにより、純度約９９．８重量％、水分０．０３〜０．１重量％の所望の純粋アルキルエステルを調製する手順を含む。未反応のメタノールは回収され再利用される。
【００３２】
プロセスは以下の工程を含む。
（ａ）脱水粉末アルカリ金属カルボン酸塩をメタノールと所望の化学量論比で反応させて５〜３０％のメタノール溶液を得、１４５〜１６０℃の温度範囲で最長１時間に亘って二酸化炭素により２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の範囲で加圧することにより、アルキルエステルおよび沈殿物として対応するアルカリ金属炭酸塩または重炭素塩を得る工程、
（ｂ）アルカリ金属炭酸塩または重炭素塩の上記沈殿物を濾過により分離し、これを発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程、
（ｃ）アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換が、これとは分離したアルカリ炭酸塩または重炭酸塩沈殿物と共に得られるまで、工程（ａ）および（ｂ）に記載の手順を好ましくは３〜４回繰り返す工程、
（ｄ）上記工程で得た濾液から合理的な度合いで純粋なアルカリエステル（＜９９．５％）を回収する工程。
【００３３】
このようにして得た純粋アルキルエステルを必要に応じて加水分解することにより純粋乳酸を得てもよい。
【００３４】
本発明のプロセスは必要に応じてバッチまたは連続モードで実施可能である。
【００３５】
アルカリ金属は、ナトリウム、カリウムおよびカルシウムなどから選択される。
【００３６】
アルカリ金属塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩および安息香酸などから選択される。
【００３７】
蒸留によるアルキルエステルの回収は必要に応じて真空を用いて行われる。
【００３８】
工程（ｂ）のプロセスのために用いる再利用メタノールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１、好ましくは２．８対１のモル比を有する。
【００３９】
得られるアルキルエステルの純度は、９９．５０〜９９．８重量％の範囲であり、０約０．０３〜０．１重量％が水分である。
【００４０】
反応の歩留まりは９９．０％より高く、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％よりも高い。
【００４１】
本発明によって得られるアルキルエステルの光学純度は、９９．０％よりも高い。
【００４２】
アルカリおよびアルカリ土類金属塩は天然資源から得られる。本発明の一実施形態では、非天然ソースからも得られ得る。
【００４３】
このようにして本発明のプロセスによって得られた高純度乳酸は、ポリ乳酸生成用のモノマーとして、生物分解性ポリマー調製用のモノマーとして、酸味剤として、食品添加物として、および乳酸メチルが溶剤として使用可能な薬剤分野で用いられ、薬剤分野でも適用される。
【実施例】
【００４４】
以下の実施例は説明のためにのみ記載するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４５】
（高圧での乳酸カルシウムの直接エステル化）
（実施例１）
（粉末乳酸カルシウムの脱水）
サトウキビ汁発酵または他のいずれかのショ糖源から得た粉末乳酸カルシウムを、真空乾燥機を用いて真空中（５０ｍｂａｒ）で８０℃の温度で２４時間、乾燥させた。乳酸カルシウム中の初期水分含有率は３０％であり、乳酸カルシウム中の水分は１．５重量％まで低下した。この乾燥粉末乳酸カルシウムを以下に述べる実施例で用いた。
【００４６】
（実施例２）
（反応用原料溶液の調製）
容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉に実施例１で述べた乾燥粉末乳酸カルシウム２５０ｇを純粋メタノール２２５０ｇと共に入れて最終的に１０重量％となる乳酸カルシウムの純粋メタノール溶液を得た。その後この材料を、攪拌器を用いて１５分間、周囲温度で７５０ｒｐｍで連続的に混合することにより、乳酸カルシウムのメタノール溶液を得た。この粗乳酸カルシウムのメタノール溶液を以下の実施例で原料溶液として用いた。
【００４７】
（実施例３）
（二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例２で説明したように調製した乳酸カルシウムの１０重量％（１１００ｇ）希釈メタノール（２）溶液（１）を、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は６０．４ｋｇ／ｃｍ2に戻る。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は７．５重量％であることがわかり、メタノール濃度は９２．４重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．１重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００４８】
第２段階では、上記遠心分離器から得た濾液（９）を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて１５分間、７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び、二酸化炭素ガス（１３）を反応炉内で泡立てることにより反応炉の内圧を４０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５９．０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器（５）から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン内で１１０℃で乾燥させ（７）、貯蔵した（８）。遠心分離器からの回収濾液（９）をメチルエステル、メタノールおよび水分の含有率について上記のように分析した。濾液中のメチルエステル濃度は９．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は９０．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。このように分離した二酸化炭素は（４）で再利用可能であり、混合液は（４）で再利用可能である。
【００４９】
第３段階では、上記第２段階の遠心分離器から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れた。他の操作手順およびパラメータは第１および第２段階と同じであった。反応炉内で得た最終圧力は５５ｋｇ／ｃｍ2であることがわかった。遠心分離器（５）から得た濾液（９）中のメチルエステル濃度は１０．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．４重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００５０】
第４段階では、上記第３段階の遠心分離器から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れた。他の操作手順およびパラメータは第１、第２および第３段階と同じであった。反応炉内で得た最終圧力は５４．５ｋｇ／ｃｍ2であることがわかった。遠心分離器（５）から得た濾液（９）中のメチルエステル濃度は１１．６重量％であることがわかり、メタノール濃度は８７．７重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は１．０重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。
【００５１】
所望の段階の後、（４）で得た未変換のメタノール、メチルエステルおよび水分がある場合は水分を、リボイラを備えたタワー分別蒸留アセンブリ（１４）に送って回収した。リボイラ内に安定化剤として１重量％のメチルエステル重炭素ナトリウムを加えた。分別蒸留アセンブリ（１４）内で真空を用いて又は用いないで純粋メチルエステル（１５）をメタノール（１６）から分離し、別に貯蔵した。得られた純粋メタノールを（１）で再利用した。高純度メタノールエステル留分を回収した。これはＧＣ分析で９９．８重量％の純度を示し、水分含有率は０．０３％であった。メチルエステル純液の光学回転を偏光計で測定し、（−）８．４３であった。
【００５２】
このように４段階で、乳酸カルシウムからメチルエステルへの９７％を超える変換が観察された。
【００５３】
（実施例４）
（トリエタノールアミンを用いた、二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例１で述べた乾燥乳酸カルシウム（１）１１０ｇと、純粋メタノール（２）７９４ｇと、トリエタノールアミン（２ａ）１１０ｇとを、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は６１．２ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸カルシウムを含むウェットケーキをオーブン内で１１０℃で乾燥させ（７）、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は９．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．９重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能である。別の揮発性反応混合液（１２）は（４）で再利用した。
【００５４】
第２段階では、上記遠心分離器（５）から得た濾液を再び同じ軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して２０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５９．０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇した。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）からの回収濾液（９）を、メチルエステル、メタノールおよび水分の含有率について上記のように分析した。濾液中のメチルエステル濃度は１０．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は８９．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．６重量％であった。反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能である。別の揮発性反応混合液（１２）は（４）で再利用した。
【００５５】
（実施例５）
（コントロール実験：１６５℃、高圧での乳酸カルシウムのメタノール溶液の反応）（図１）
実施例２で説明した方法で調製した乳酸カルシウムのメタノール溶液（１０重量％）１１００ｇを、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧を２０．２ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、バスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。反応生成物中に沈殿は観察されなかった。反応炉底部から回収した反応生成物（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。濾液中のメチルエステル濃度は０重量％であることがわかり、メタノール濃度は１００重量％であった。このように、二酸化炭素がない場合、メチルエステルは生成されないことがわかった。
【００５６】
（高圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）
（実施例６）
（乳酸ナトリウム水溶液の脱水）（図４）
ガラス容器を備えた容量５Ｌのタワーアセンブリ（３）に、ＬＡＣＴＯＣＨＥＭ（インド、チェンナイ）製純粋乳酸ナトリウム水溶液（１）２５００ｇ（濃度７０重量％）を、純粋トルエン（２）１０００ｇと共に入れた。その後この材料を、攪拌器を用いて２５０ｒｐｍで連続的に混合した。この反応炉内の物質を、電気ヒータを用いて加熱した。物質を収容したタワーから水蒸気がトルエンと共に上がり上部で濃縮（６）され、２層を留出物として得た。上部の軽量有機層を連続的に再利用し、底部の水層は、完全に枯渇して留出物中に水層が見えなくなるまで連続的に除去した。上部の温度は操作終了時には８５〜１０５℃に達し、底部の反応炉温度は９９〜１０５℃の範囲であった。トルエン中の脱水乳酸ナトリウムを分離器（４）に移した。その後、このようにして得たトルエン中の脱水乳酸ナトリウムをゆっくりと４０℃まで冷却した。上部トルエン層を分離器（４）から吸い上げることにより除去した。反応炉底部で得た乳酸ナトリウム結晶を純粋メタノール２５００ｇ中に溶解することにより、混合器（５）内で乳酸ナトリウムの４０重量％メタノール溶液を生成した。乳酸ナトリウムのメタノール溶液を２５℃まで冷却し、貯蔵した。この水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール溶液を以下に述べる実施例で用いた。
【００５７】
（実施例７）
（二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図１）
実施例６で説明した方法で調製した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール（２）溶液（１）１１００ｇ（４０重量％）を容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉を加圧して、初期圧力２８．７ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５３．５ｋｇ／ｃｍ2まで上昇した。その後反応物質を２５℃まで冷却し、バスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。炭酸ナトリウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器（５）からの回収濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。濾液中のメチルエステル濃度は２０．３重量％であることがわかり、メタノール濃度は７６．９重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。所望の操作時間後、反応炉（４）の内部圧力をベント（１０）を通して抜き、蒸気を分離器（１１）まで送って二酸化炭素ガス（１３）を別の揮発性反応混合液（１２）から分離した。二酸化炭素ガスは（４）で再利用可能であり、別の揮発性反応混合液は（４）で再利用した。（４）で得た未変換のメタノール、メチルエステルおよび水分がある場合は水分を、リボイラを備えたタワー分別蒸留アセンブリ（１４）に送って回収した。リボイラ内に安定化剤として１重量％のメチルエステル重炭素ナトリウムを加えた。分別蒸留アセンブリ（１１）内で真空を用いて又は用いないで純粋メチルエステル（１５）をメタノール（１６）から分離し、別に貯蔵した。得られた純粋メタノールは（４）で再利用可能である。
【００５８】
（実施例８）
（トリエタノールアミンを用いた、二酸化炭素による、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムのメタノール溶液の直接エステル化）（図２）
実施例６で説明した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール（２）溶液（１）を蒸留することにより超過メタノールを除去して、最終乳酸ナトリウム濃度５０重量％を得た。残りはメタノールおよび微量のトルエンであった。この溶液（１）１３００ｇを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を用いて反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５６ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応炉底部から除去し、次いでバスケット型遠心分離器（５）で濾過した。その後濾液（９）をロータリーエバポレータ内でフラッシュ蒸留して、最大量の揮発性物質を留出物として除去した。蒸留後、ロータリーエバポレータ内で回収した残渣を軟鋼製反応炉内で純粋メタノール（２）９００ｇと共に再利用した。反応炉底部のサンプルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は１５．６重量％であることがわかり、メタノール濃度は６９．８重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。
【００５９】
第２段階では、上記のように得た原料を、同じ軟鋼製高圧反応炉（４）内で処理し、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。再び二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して２０ｋｇ／ｃｍ2にした。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は４６．５ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応炉底部から除去した後にバスケット型遠心分離器（５）で濾過した。その後、濾液（９）をロータリーエバポレータ内でフラッシュ蒸留して、最大量の揮発性物質を留出物として除去した。蒸留物と残渣とを別々に回収した。蒸留物と反応炉底部のサンプルとを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いて水分非含有ベースで、メチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は１７．１重量％であることがわかり、メタノール濃度は６７．１重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５５重量％であった。蒸留物中のメチルエステル濃度は４０．２重量％であることがわかり、メタノール濃度は５８．７重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．５重量％であった。
【００６０】
このように、乳酸ナトリウムは、メタノールおよび二酸化炭素ガスを用いて高圧反応および高温でメチルエステルに直接変換することができることがわかった。
【００６１】
（実施例９）
（メチルエステル（乳酸メチル）の存在下においてメタノールおよび二酸化炭素を用いた、１６５℃、高圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）（図２）
実施例６で説明した水分非含有乳酸ナトリウムのメタノール溶液を蒸留することにより超過メタノールを除去して、最終乳酸ナトリウム濃度５０重量％とメタノール濃度５０重量％とを得た。同量のＰＵＲＡＣ Ｉｎｃ．（米国）製純粋メチルエステル（乳酸メチル）を添加して、重量比でメチルエステル５０％と水分非含有乳酸ナトリウム（１）２５％とメタノール（２）２５％とを含む原料組成を得た。この混合物を容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２０ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を１６５℃まで加熱し、１時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は５６．３ｋｇ／ｃｍ2となった。その後反応物質を２５℃まで冷却し、その後反応炉底部から除去した。反応炉底部のサンプルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてメチルエステルおよびメタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応炉底部のサンプル中のメチルエステル濃度は５８．４重量％であることがわかり、メタノール濃度は４０．２重量％であり、カールフィッシャー法による水分含有率は０．７重量％であった。このように、乳酸ナトリウムは、メチルエステルに直接変換することができ、変換率は３７〜４０％であることがわかった。
【００６２】
（高圧での乳酸カルシウムの直接エステル化）
（実施例９）
（種々の攪拌速度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウム溶液（１）（１０重量％）１００ｇとエタノール（２）とを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて３００、６００および１０００ｒｐｍの範囲の攪拌速度で連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表１に示す通りであった。反応終了時の平均水分含有率は７．５重量％の範囲であることがわかった。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１０）
（種々のＣＯ2圧力における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウム溶液（１）（１０重量％）１００ｇとエタノール（２）とを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力５、１５および２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。初期圧力５、１０および１５ｋｇ／ｃｍ2でのエチル化反応中、反応中の反応炉の全体的圧力はそれぞれ３９、５９および８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表２に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は７．８重量％の範囲であることがわかった。
【００６５】
【表２】
【００６６】
（実施例１１）
（ＣＯ2およびエタノールを用いた、種々の初期乳酸カルシウム濃度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
実施例２で説明した方法で乳酸カルシウム（１）５０、１００および１５０ｇをエタノール（２）に溶解することにより、初期濃度５％、１０％および１５％を有する乳酸カルシウム溶液を調製し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度９００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。その後反応材料を２００℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表３に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は６．２重量％の範囲であることがわかった。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実施例１２）
（種々の温度における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
まず、実施例２で説明した方法で粉末乳酸カルシウム（１）１００ｇをエタノール（２）に溶解することにより、乳酸カルシウムの濃度１０％溶液を調製し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。シリンダからの二酸化炭素（３）ガスを反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。反応材料を１９０℃、２００℃および２１０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。１９０℃、２００℃および２１０℃での反応中、反応炉の操作内圧はそれぞれ７２、７９．６および８０ｋｇ／ｃｍ2に上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表４に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は９重量％の範囲であることがわかった。
【００６９】
【表４】
【００７０】
（実施例１３）
（種々の水分含有率における乳酸カルシウムのエチル化）（図２）
乳酸カルシウムおよびエタノール中の水分を調整および分析することにより、反応系内の水分含有率％を１．５％から２３％まで変化させた。乳酸カルシウムは概して３０℃で２３％の水分を含む。まず、実施例２で説明した方法で乳酸カルシウム（１００ｇ）をエタノール（２）に溶解（１）し、これを容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（４）に入れ、攪拌器を用いて攪拌速度１０００ｒｐｍで連続的に攪拌した。
【００７１】
【表５】
【００７２】
シリンダからの二酸化炭素ガス（３）を反応炉内で加圧して、初期圧力２５ｋｇ／ｃｍ2を得た。反応材料を２００℃まで加熱し、７〜８時間この温度に保持した。操作中、反応炉の内圧は７２〜８０ｋｇ／ｃｍ2まで上昇する。その後反応物質を２５℃まで冷却し、反応混合物をバスケット型遠心分離器（５）により３０００ｒｐｍで濾過した。遠心分離器から得た炭酸カルシウムを含むウェットケーキ（６）をオーブン（７）内で１１０℃で乾燥させ、貯蔵した（８）。遠心分離器から回収した濾液（９）を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ製ＧＣ−ＭＳモデルＱＰ５０００を用いてエチルエステルおよびエタノールの含有率について分析した。水分は、Ｌａｂ Ｉｎｄｉａ製カールフィッシャー自動水分計により測定した。反応中のエチルエステル濃度プロファイルは表５に示す通りであった。反応終了時の水分含有率は６〜１５重量％の範囲であることがわかった。
【００７３】
（大気圧での乳酸カルシウムの連続エステル化）
（実施例１４）
（メタノール、二酸化炭素および加熱媒体として酸化ジフェニルを用いた、１６５℃、大気圧での乳酸ナトリウムの直接エステル化）（図３）
ガラス容器を備えた容量５Ｌのタワーアセンブリに、ＬＡＣＴＯＣＨＥＭ（インド、チェンナイ）製純粋乳酸ナトリウム水溶液３３００ｇ（濃度７０重量％）を、純粋トルエン１２００ｇと共に入れた。その後この材料を、攪拌器を用いて２５０ｒｐｍで連続的に混合した。この反応炉内の物質を、電気ヒータを用いて加熱した。物質を収容したタワーから水蒸気がトルエンと共に上がり上部で濃縮され、２層を留出物として得た。上部の軽量有機層を蒸留器まで連続的に再利用し、底部の水層は、留出物中に水層の痕跡がなくなるまで連続的に除去した。上部の温度は操作終了時には１０５℃に達し、底部の反応炉温度は１０５℃であった。その後トルエン中に脱水乳酸ナトリウムを得、これをその後ゆっくりと６０℃まで冷却した。その後上部トルエン層を吸い上げることにより除去した。反応炉底部に乳酸ナトリウム結晶を得た。脱水乳酸ナトリウム（１）を微量のトルエンおよび酸化ジフェニル（２）８００ｇと共に、容量５Ｌの軟鋼製高圧反応炉（３）に入れ、攪拌器を用いて７５０ｒｐｍで連続的に攪拌した。その後反応物質を１６５℃まで加熱し、反応全体を通してこの温度に保持した。純粋メタノール（４）を速度２００ｇ／ｈで反応炉底部の散布器に通した。同様に、二酸化炭素ガス（５）も同時に反応炉底部から速度４０Ｌ／ｈで別体の気体散布器に通した。未反応のメタノール、生成されたメチルエステルおよび未反応の二酸化炭素ガスの蒸気が反応炉から上がった。メチルエステルおよびメタノールをコンデンサ（７）で濃縮し、レシーバ（８）で蒸留物として回収した。この操作を５時間継続した。回収した蒸留物を、ＧＣ−ＭＳでメチルエステルについて分析した。蒸留物は、２４．５重量％のメチルエステルを示した。
【００７４】
（実施例１５）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧での酢酸ナトリウムからの酢酸メチルの調製）
無水酢酸ナトリウム（テクニカルグレード）８２グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１２００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２１０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１３０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は６２０ｐｓｉｇまで上昇し、５７０ｐｓｉｇまで下降した。その後、反応混合物を二酸化炭素により６２０ｐｓｉｇまで加圧し、その後反応混合物を１７０℃まで加熱し、さらに８時間この温度に保持し、その後冷却した。反応混合物の重量は１２１５グラムであった。ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った結果、反応混合物中に酢酸メチル６０グラムが示された。
【００７５】
（実施例１６）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧での安息香酸ナトリウムからの安息香酸メチルの調製）
無水安息香酸ナトリウム（テクニカルグレード）２５０グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１５００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２５０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１７０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は９５０ｐｓｉｇまで上昇し、反応終了時には８５０ｐｓｉｇまで下降した。反応物質を室温まで冷却すると、圧力は１２０ｐｓｉｇまで下降した。反応混合物の重量は１４５０グラムであった。ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った結果、反応混合物中に安息香酸メチル１４０グラムが示された。
【００７６】
（実施例１７）
（メタノール、二酸化炭素および加熱媒体として酸化ジフェニルを用いた、１７０℃、大気圧（１．０３ｋｇ／ｃｍ2）での安息香酸ナトリウムからの安息香酸メチルの連続的生成）
無水安息香酸ナトリウム５７６グラムを酸化ジフェニル１５００グラムと共に５リットルＳＳオートクレーブに入れた。反応混合物を、窒素流下１２０℃で３時間加熱することにより微量の水分を除去した。その後反応混合物を１６５〜１７０℃に加熱し、１２０ｍｌ／ｈの速度でこれにメタノールを添加した。同時に４０Ｌ／ｈの速度で二酸化炭素を添加した。蒸留物を生成物と共に水冷コンデンサで冷却し、回収した。メタノールの総添加量は７４６グラムであり、二酸化炭素の添加量は約８時間で約３５２グラムであった。回収した蒸留物の重量は約６５０グラムであり、安息香酸メチル１９５グラムを示した（ガスクロマトグラフ−質量分析法による）。
【００７７】
（実施例１８）
（メタノールおよび二酸化炭素を用いた、１７０℃、高圧でのサリチル酸ナトリウムからのサリチル酸メチルの調製）
無水サリチル酸ナトリウム（テクニカルグレード）８０グラムをオートクレーブに入れ、これにメタノール１５００グラムを添加した。反応混合物を二酸化炭素により２６０ｐｓｉｇまで加圧した。反応混合物を１７０℃まで加熱し、８時間この温度に保持した。反応混合物の圧力は９５５ｐｓｉｇまで上昇し、９００ｐｓｉｇまで下降した。反応物質を冷却し、二酸化炭素により２５０ｐｓｉｇまで加圧し、さらに８時間に亘って１７０℃で加熱した。反応混合物を冷却した。操作後の反応混合物１４５７グラムに対し、ガスクロマトグラフ−質量分光光度計による分析を行った。反応混合物はサリチル酸メチル４２グラムおよび副生成物としてフェノール４グラムを示した。
【００７８】
（副生成物炭酸カルシウムの特徴づけ）（図５）
ＣＯ2およびアルコールを用いた乳酸カルシウムの直接エステル化により、高純度アルキルエステルおよび副生成物として炭酸カルシウムが生成される。合成された副生成物、すなわち炭酸カルシウムサンプルを、結晶性、表面積および孔容積で特徴づけた。このルートの長所は、合成された副生成物を発酵器に循環し再利用して、対応するアルカリ金属乳酸塩を生成できること、または細かく沈殿した炭酸カルシウムをその他の様々な適用に用いることができることである。超過のアルコールを添加することにより未反応の乳酸カルシウムを除去し、得られた固体をオーブンで１００℃で乾燥させた。炭酸カルシウムの乾燥重量を測定し、その後反応物の材料バランスも確かめた。実験誤差は±５％以内であることがわかった。図４は、標準的炭酸カルシウムサンプルおよび、ＣＯ2とアルコールとを用いて乳酸カルシウムのエステル化により調製した炭酸カルシウムサンプルのＸＲＤパターンを示す。この図からわかるように、合成した炭酸カルシウムの相は八角形構造を有する十分に結晶化した方解石（ＪＣＰＤＳ８３−０５７７および８３−１７６２）であり、真性炭酸カルシウムサンプルに合致する。マルチポイント吸収法により得たＢＥＴ表面積および孔容積の結果を表６に示す。これらの結果は、本発明によるプロセスで調製した炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3synthesized）は市場入手可能な炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3commercial）よりも広い比表面積を有することを示す。このことは、本研究で合成した炭酸カルシウムの粒径が、市場入手可能な炭酸カルシウムの粒径よりもはるかに小さいことを示している。ＣａＣＯ3synthesizedは、ＣａＣＯ3commercialに比べて、高い孔容積および高い平均孔サイズを示す。
【００７９】
【表６】
【００８０】
（本発明の利点）
本発明で報告する直接エステル化反応方法は、乳酸カルシウムまたはナトリウムからメチルエステルへの反応であり、従って、従来の方法で得られる硫酸カルシウムまたは硫酸ナトリウムの好ましくない汚染物質を生成しない。
【００８１】
本発明では、反応中にメチルエステルと共に副生成物として炭酸または重炭酸カルシウムまたはナトリウムが生成され、これらは発酵セクションまで循環され再利用可能である。
【００８２】
本発明による新規な方法では、超過の未反応メタノールおよび得られた二酸化炭素は容易に分離可能であり、操作中に再利用可能である。
【００８３】
本発明で報告する、トリエタノールアミンなどの試薬の使用は、乳酸ナトリウムまたはカルシウムからメチルエステルへの変換を増加させる。
【００８４】
本発明では、副生成物の生成はない。
【００８５】
反応炉底部に供給される超加熱メタノール蒸気は、水分がある場合に水分の除去を補助し、反応炉上部に生成されるメチルエステルの除去を補助し、従って可逆反応を阻止し、よって大気圧での連続的操作における、乳酸ナトリウムからメチルエステルへの前方反応の促進を補助する。上記操作の正味の効果は、乳酸ナトリウムからメチルエステルへの変換がより高い割合で達成されることである。
【００８６】
本発明で報告する連続的方法は、モル比８を許容する。本発明で生成されるメチルエステルは、ＧＣ−ＭＳによると９９．５〜９９．８重量％の純度を有し、水分含有率は０．０３〜０．５重量％と非常に低い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明で報告する新規の方法は、商業的に実施可能である。本発明で報告するプロセスは、操作が容易であり大規模での制御が容易であり、従って商業的に実施可能である。よって本発明の方法では、通常の従来の方法に比べて、非常に高品質な製品が高い歩留まりで得られ、高純度メチルエステルが生成できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールおよびＣＯ2を用いてカルボン酸のアルカリ金属塩のエステル化を行うことにより光学的に純粋なアルキルエステルを調製する単一工程プロセスであって、
ｉ．１５分から３０分の範囲の期間に亘って脱水粉末金属カルボン酸塩をアルコールと混合し、５００〜１０００ｒｐｍの範囲で攪拌することにより金属カルボン酸塩の５〜３０重量％アルコール溶液を得る工程と、
ｉｉ．工程（ｉ）で得た溶液を、５〜６０．４ｋｇ／ｃｍ2の範囲で１４５〜２１０℃の範囲の温度で１５分〜１時間の範囲の期間に亘って二酸化炭素により加圧することによりアルキルエステルを得る工程であって、副生成物は沈殿物としてアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩からなる群から選択される、工程と、
ｉｉｉ．工程（ｉｉ）で得た沈殿物を濾過により分離し、発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程と、
ｉｖ．アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換がこれとは分離した副生成物と共に得られるまで、工程（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を好ましくは３〜４回繰り返す工程と、
ｖ．９９．５０〜９９．８重量％の範囲の純度で蒸留することによりアルキルエステルを回収する工程であって、濾液の未反応アルコールから約０．０３〜０．１重量％の水分を回収し工程ｉｖ．で再利用する工程と、
を含むプロセス。
【請求項２】
用いるアルコールは、メタノール、エタノールおよびブタノールからなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項３】
金属は、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムからなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項４】
金属のカルボン酸塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩または安息香酸からなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項５】
前記アルキルエステルの光学純度は、９８〜９９％の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
鉱酸がない状態でバッチまたは連続モードで実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
工程（ｉｖ）でのプロセスに用いる再利用アルコールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１のモル比、好ましくは２．８対１のモル比を有する、請求項１の工程（ｖ）に記載のプロセス。
【請求項８】
前記金属カルボン酸塩から前記アルキルエステルへの変換パーセンテージは９５〜９９％の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記反応の歩留まりは、９０〜９９．０％の範囲であり、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％よりも高い、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１】
アルコールおよびＣＯ2を用いてカルボン酸のアルカリ金属塩のエステル化を行うことにより光学的に純粋なアルキルエステルを調製する単一工程プロセスであって、
ｉ．１５分から３０分の範囲の期間に亘って脱水粉末金属カルボン酸塩をアルコールと混合し、５００〜１０００ｒｐｍの範囲で攪拌することにより金属カルボン酸塩の５〜３０重量％アルコール溶液を得る工程と、
ｉｉ．工程（ｉ）で得た溶液を、５〜６０．４ｋｇ／ｃｍ2の範囲で１４５〜２１０℃の範囲の温度で１５分〜１時間の範囲の期間に亘って二酸化炭素により加圧することによりアルキルエステルを得る工程であって、副生成物は沈殿物としてアルカリ金属炭酸塩または重炭酸塩からなる群から選択される、工程と、
ｉｉｉ．工程（ｉｉ）で得た沈殿物を濾過により分離し、発酵セクションで再利用することによりグルコース源からアルカリ金属塩を得る工程と、
ｉｖ．アルカリ金属塩からアルキルエステルへの所望の変換がこれとは分離した副生成物と共に得られるまで、工程（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を好ましくは３〜４回繰り返す工程と、
ｖ．９９．５０〜９９．８重量％の範囲の純度で蒸留することによりアルキルエステルを回収する工程であって、濾液の未反応アルコールから約０．０３〜０．１重量％の水分を回収し工程ｉｖ．で再利用する工程と、
を含むプロセス。
【請求項２】
用いるアルコールは、メタノール、エタノールおよびブタノールからなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項３】
金属は、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムからなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項４】
金属のカルボン酸塩は、酢酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩または安息香酸からなる群より選択される、請求項１の工程（ｉ）に記載のプロセス。
【請求項５】
前記アルキルエステルの光学純度は、９８〜９９％の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
鉱酸がない状態でバッチまたは連続モードで実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
工程（ｉｖ）でのプロセスに用いる再利用アルコールは、アルカリ金属塩に対して２．８：１〜４：１のモル比、好ましくは２．８対１のモル比を有する、請求項１の工程（ｖ）に記載のプロセス。
【請求項８】
前記金属カルボン酸塩から前記アルキルエステルへの変換パーセンテージは９５〜９９％の範囲である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記反応の歩留まりは、９０〜９９．０％の範囲であり、アルキルエステルへの反応の選択性は９９．０％よりも高い、請求項１に記載のプロセス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５０３９１７（Ｐ２０１３−５０３９１７Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２８４６２（Ｐ２０１２−５２８４６２）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００２２０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２７２１１
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１１２１９１９１）カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／００２２０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２７２１１
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１１２１９１９１）カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ (2)
【Ｆターム（参考）】
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