ラクチドの製造方法
【課題】乳酸オリゴマーの解重合・環化によるラクチド製造における、スズ化合物触媒使用時の欠点を克服し、高い光学純度および化学純度のラクチドを得る。
【解決手段】特定の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
【解決手段】特定の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリ−Ｌ−乳酸に代表されるポリヒドロキシカルボン酸は、機械的特性、物理的性質、化学的性質に優れている上に自然環境下で分解され、最終的には微生物によって水と炭酸ガスになるという生分解性の機能も有しており、近年医療用材料や、汎用樹脂代替等、様々な分野で注目されており、今後もその需要が大きく伸びることが期待されている。
【０００３】
ポリ−Ｌ−乳酸の製造方法としては、乳酸の直接脱水重縮合法（特許文献１）や、乳酸の環状ジエステルモノマーであるＬ−ラクチドの開環重合法（ラクチド法）、またはＬ−乳酸のオリゴマーを経由するなどの間接重合法（「ラクチド法」も広義の間接重合法に含まれる）が挙げられる。
【０００４】
【化１】
【０００５】
これらの製造方法のうち、ラクチド法は、乳酸を重縮合させた乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドとし、これを開環重合してポリ乳酸を得るというプロセスが一般的である。直接脱水重縮合法と比較すると、ラクチド法は製造工程が長く、設備コスト及び製造コストが大きくなるという点で不利ではあるが、高分子量のポリ−Ｌ−乳酸を得る技術が早期に開発されたことから、ポリ乳酸の工業生産において主流となっている。
【０００６】
ラクチド法において、ラクチドは、乳酸オリゴマーを触媒存在下で解重合・環化（熱分解と称されることもある）してラクチドを生成させ、これを溜去させる方法で製造されている（例えば、特許文献２〜４）。その解重合・環化の際の触媒（以下、解重合触媒と称する）としては、様々な金属や金属化合物が活性を有することが知られており、なかでもスズ化合物が好ましいとされており、代表的なものは、ジ（２−エチルヘキサン）酸スズ（ＩＩ）、つまり、いわゆるオクチル酸スズである（特許文献２においては、錫ジオクトエートとの化合物名で記載されている）。オクチル酸スズは、触媒活性が高いうえに、室温でも液状で扱い易く、有機溶媒や溶融状態の高分子化合物といった有機化合物にも溶解し易いといった点で優れているとされる。
【０００７】
なお、ポリ乳酸は光学純度が高いほど、耐熱性などの点で優れた性能を持つので、光学純度が高い乳酸やラクチドを原料として用い、途中の工程におけるラセミ化を可能な限り抑制して光学純度の高いポリ乳酸を製造することが重要である（特許文献２または特許文献４など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公報第２００７／１４５１９５号パンフレット（米国出願公開公報第２００９／０１７６９６３号）
【特許文献２】特開昭６３−１０１３７８号公報（米国特許第５，０５３，５２２号公報）
【特許文献３】特開平５−１０５７４５号公報
【特許文献４】特開平９−３２７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のとおり、ラクチド法によるポリ乳酸製造は工業化されているが、製造工程が長く、設備コスト及び製造コストが大きくなるという問題点があり、これがポリ乳酸製品の普及を阻害する要因の一つとなっている。
【００１０】
更に、本発明者らは、以下のとおり、スズ化合物触媒を用いたラクチドの製造には潜在的な課題があることを見出した。
【００１１】
まず、解重合触媒として多用されているオクチル酸スズは、比較的揮発性が高く、その蒸留精製の条件（例えば、特開２００１−２８８１４１号公報の段落［００３６］には、好ましくは１ｔｏｒｒ以下、２００℃以上と示されている）が、ラクチド製造において生成したラクチドを溜出させる際の条件と類似している。そのため、ラクチド製造において、ラクチドとともにオクチル酸スズも一部気化してしまい、生成後に分離されたラクチドに微量のオクチル酸スズが混入したり、解重合・環化の反応器内で飛散して反応器内部の壁や天井に付着したオクチル酸スズが劣化分解して異物化したりする恐れがある。
【００１２】
前記のようなリスクを回避するため、高融点・高沸点で揮発性が極めて低い無機スズ化合物を用いようとしても、それら無機スズ化合物の多くは、有機溶媒や溶融状態の有機化合物への溶解性が良好ではないため、反応器や輸送管中で滞留・劣化して堅固な異物として付着したり、閉塞を起こしたり、送液ポンプの故障を起こしたりする危険が増大するという別の問題が生じ、根本的な解決には至らない。
【００１３】
なお、ラクチド法では、減圧下に解重合・環化を行い生成したラクチドを溜去するので、解重合触媒が釜残（不揮発性の反応残渣）に残留すれば、これを回収・再利用することは理論上可能な筈であり、製造コストの抑制の点からも解重合触媒を再利用することが好ましい。しかし、前記のようなスズ化合物触媒の欠点は、解重合触媒の再利用において重大な支障となりうるものである。更に、生産効率をより高める為、連続式のラクチド製造プロセスとした場合、前記スズ化合物触媒の欠点による工程トラブル発生のリスクは更に高まるものと本発明者らは考えた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、非金属の解重合触媒であれば、そのような問題が生じず、より効率良く、長期の連続運転が可能なラクチド製造プロセスを完成できると考えた。本発明者らは、更に検討を進め、前記特許文献１記載のとおり、乳酸の直接脱水重縮合反応を促進する触媒活性が極めて高いため、乳酸オリゴマーに作用させても解重合・環化よりも脱水重縮合が進んでしまう筈でラクチド製造には不向きと考えられていた有機オニウム塩が、意外にも乳酸オリゴマーの解重合・環化にも高い触媒活性を示すことを見出した。更に驚くべきことに、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸のいずれか一方のみからなる光学活性乳酸オリゴマーを、有機オニウム塩を用いて解重合・環化させると、メソラクチドの生成を全く伴わず、よってラセミ化も全く生じず、高い化学純度・光学純度のラクチドが得られることを本発明者らは見出し、本発明を完成させるに至った。本発明の要旨を以下に示す。
【００１５】
１． 下記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
【００１６】
【化２】
（前記一般式（１）において、Ｚは窒素原子またはリン原子である。
前記一般式（１）において、ＲＡ、ＲＢ、およびＲＣは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＡ、ＲＢ、ＲＣのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１７】
【化３】
（前記一般式（２）において、Ｚ’およびＺ’’はそれぞれ独立に窒素原子またはリン原子であり、Ｑは単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（２）において、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（２）において、Ｘ’−およびＸ’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１８】
［Ｈｅｔ］＋Ｈ Ｘ’’’− （３）
（前記一般式（３）において、［Ｈｅｔ］は、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基を表し、また、前記一般式（３）において、Ｘ’’’−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１９】
【化４】
（前記一般式（４）において、［Ｈｅｔ’］およびは［Ｈｅｔ’’］、同一または異なってもよい、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基であり、［Ｈｅｔ’］と［Ｈｅｔ’’］が結合し環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ｑ’は単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（４）において、Ｘ’’’’−およびＸ’’’’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００２０】
２．前記一般式（１）の有機オニウム塩が、
【００２１】
【化５】
なる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２２】
３．前記一般式（２）の有機オニウム塩が、
【００２３】
【化６】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２４】
４．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【００２５】
【化７】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２６】
５．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【００２７】
【化８】
【００２８】
【化９】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２９】
６．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、
【００３０】
【化１０】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３１】
７． 前記一般式（４）の有機オニウム塩が、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）は、
【００３２】
【化１１】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３３】
８．前記一般式（４）の有機オニウム塩が、
【００３４】
【化１２】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３５】
９．乳酸オリゴマーの平均重合度が、３以上１００以下である前記の項１．〜８．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３６】
１０．１４０〜２００℃の温度に加熱して解重合・環化を行う前記の項１．〜９．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３７】
１１．乳酸オリゴマーが、光学純度９９％ｅ．ｅ．以上の光学活性乳酸を重縮合させたものである前記の項１．〜１０．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３８】
１２．乳酸オリゴマーが、乳酸を、一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して重縮合させたものである前記の項１．〜１１．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３９】
１３．乳酸オリゴマーの解重合・環化反応物からラクチドを分離した残渣またはポリ乳酸に、乳酸および／または水を加えて、一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して再生させたものを、解重合・環化の原料の乳酸オリゴマーとして用いることを特徴とする、前記の項１．〜１０．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００４０】
１４．ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ下記式（Ａ）で定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上である前記の項１３．に記載の製造方法。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【発明の効果】
【００４１】
本発明により、工程内で異物化する恐れがある金属化合物触媒を使用することなく、高い光学純度および化学純度のラクチドを、安定かつ効率よく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例４−１および比較例４−３にて得られたラクチドについて、１Ｈ−ｈｏｍｏｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ＮＭＲ測定を行って得られたチャートの１．７ｐｐｍ付近の抜粋である（左側：実施例４−１、右側：比較例４−３）。これにより、該ラクチドがメソラクチドを含有している率（以下、メソ体率と称する）を算出するために使用した１．６６ｐｐｍと１．７７ｐｐｍのピークの積分値を確認することができる。
【図２】実施例５の連続的なラクチド製造において、各回にて投入したＬ−乳酸の総量を基準としたラクチド収率（ＬＡ ｂａｓｅ）と、オリゴマー総量を基準としたラクチド収率（ＯＬＡ ｂａｓｅ）とを示した棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、前記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法である。
【００４４】
＜有機オニウム塩＞
まず、前記一般式（１）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基であるとき、該脂肪族炭化水素基としては、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキニル基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数７〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアラルキル基より選ばれるいずれかが好ましい。
【００４５】
前記のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル、イコシル基等を挙げることができる。
【００４６】
前記のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、イソペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、オレイル基、イコセニル基等が挙げられる。
【００４７】
前記のアルキニル基としては、プロパルギル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基、１−メチル−２−プロピニル基、３−ペンチニル基、４−ペンチニル基、１９−イコシニル基等が挙げられる。
【００４８】
前記のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、メチルシクロヘキシル基、デカヒドロナフチル基、パーヒドロビフェニル基などが挙げられる。
【００４９】
前記のアラルキル基としては、ベンジル基、メチルベンジル基、（α−／β−）フェネチル基、メチルフェネチル基、フェニルベンジル基、ナフチルメチル基、トリフェニルエチル基などが例示される。
【００５０】
なお、本発明の製造方法において用いられる前記の一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩の構造に関して、「無置換もしくは置換基を有する」という場合の“置換基”とは、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、チオシアノ基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基よりなる群から選ばれる１種類以上を指し、「置換基を有する炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」のように言う場合、該炭素原子数は該アルキル基についてのもので、置換基が有する炭素原子はこれに含まれない。
【００５１】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣのうち２以上が水素原子でなく環を形成する場合の、環状構造としては、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環、ピペラジン環、２−アザアダマンタン環、キヌクリジン環などからなる群より選ばれる１つ以上が挙げられる。
【００５２】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基であるとき、該アリール基としては、フェニル基、トルイル基類，キシリル基類、（α−、β−）ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フルオレニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アセナフチル基などが好ましく、これらアリール基は無置換またはフルオロ基もしくはクロロ基で１つ以上の水素が置換されたものが好ましい。
【００５３】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基であるとき、該アリール基としては、アジリジル基、フリル基、チェニル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾフリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、ピラジル基、ピリミジル基、キナゾリニル基、プリニル等が好ましいものとして挙げられる。
【００５４】
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンであり、なかでも、メタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、オクタンスルホン酸イオン、ドデカンスルホン酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、デシルベンゼンスルホン酸イオン、炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオン、硫酸水素イオンよりなる群から選ばれる１種類以上が好ましく、炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオン、つまり、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、パーフルオロエタンスルホン酸イオン、パーフルオロブタンスルホン酸イオン、パーフルオロヘキサンスルホン酸イオン等が特に好ましい。
【００５５】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩としては、カチオンがトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、エチルジメチルアンモニウム、ジエチルメチルアンモニウム等の脂肪族アンモニウム、アニリニウム、ジフェニルアンモニウム等の芳香族アンモニウム、Ｎ−メチルピロリジウム、Ｎ−メチルピペリジニウム、Ｎ−メチルモルホリニウム等の脂環式アンモニウム、トリアリールホスホニウム、アリールジアルキルホスホニウム、ジアリールアルキルホスホニウム、トリアルキルホスホニウム等のモノホスホニウムであるものが好ましいものとして挙げられる。
【００５６】
特に、カチオンがフッ素置換体のアニリウム、塩素置換体、具体的には置換位置任意のジクロロアニリニウムや、置換位置任意のトリクロロアニリニウム、ジフェニルアンモニウム、トリアリールアンモニムである前記一般式（１）で表される有機オニウム塩が好ましく、より好ましいものとしては以下に構造を示すものが挙げられる。
【００５７】
【化１３】
ここで、ＴＰＰ−Ｔはトリフェニルホスホニウムトルフルオロメタンスルホネート、ＴＰＰ−Ｓはトリフェニルホスホニウムハイドロジェンサルフェート、ＰＦＰＡＴはペンタフルオロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，４−ＤＣＡ−Ｔは２，４−ジクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，５−ＤＣＡ−Ｔは２，５−ジクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，４，６−ＤＣＡ−Ｔは２，４，６−トリクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、ＤＰＡＴはジフェニルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネート、ＤＰＡ−Ｓはジフェニルアンモニウムハイドロジェンサルフェートの略号である。
【００５８】
次に、前記一般式（２）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（２）で表される有機オニウム塩として、そのＱが単結合または無置換の炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であるものが好ましい。
【００５９】
前記一般式（２）におけるＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧの好ましい基は、前記一般式（１）におけるＲＡ、ＲＢ、およびＲＣについて示したものと同様である。ただし、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が水素原子でなく環を形成する場合の、環状構造としては、前記一般式（１）に関して示したピロリジン環等のほか、１，３−ジアダマンタン環なども含まれる。
【００６０】
前記一般式（２）におけるＸ’−、およびＸ’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００６１】
前記一般式（２）で表される有機オニウム塩として特に好ましくは、以下に示すものが挙げられる。
【００６２】
【化１４】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
【００６３】
次に、前記一般式（３）で表される有機オニウム塩について述べる。
なお、本発明の製造方法において用いられる前記一般式（３）〜（４）の有機オニウム塩の構造に関して、「無置換もしくは置換基を有する」という場合の“置換基”とは、無置換の炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、無置換の炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、無置換の炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキニル基、無置換の炭素数４〜１２のシクロアルキル基、無置換の炭素原子数７〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアラルキル基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、チオシアノ基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、アミノ基よりなる群から選ばれる１種類以上を指し、「炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基」のように言う場合、該炭素数は置換基が有する炭素原子も含むものである。
【００６４】
前記一般式（３）におけるＸ’’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００６５】
前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、その［Ｈｅｔ］＋Ｈが、
【００６６】
【化１５】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）よりなる群から選ばれる少なくとも１種であるものが好ましく、具体例として、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピラジニウム、ピリミジニウム、ピラゾリウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、イソオキサゾリウムなどの含窒素の単環又は縮合環化合物を挙げることができる。これら含窒素芳香族複素環化合物にはアルキル基、アラルキル基、ハロゲン基、アルコキシ基などの置換基が結合していても良い。
【００６７】
前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、その［Ｈｅｔ］＋Ｈが、
【００６８】
【化１６】
【００６９】
【化１７】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種であるとより好ましく、かつＸ’’’−が炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオンであると一層好ましい。更に言うと、前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、
【００７０】
【化１８】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種が特に好ましい。
【００７１】
次に、前記一般式（４）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（４）におけるＱ’の好ましいものは前記一般式（２）おけるＱについて示したものと同様である。
【００７２】
前記一般式（４）におけるＸ’’’’−およびＸ’’’’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００７３】
前記一般式（４）の有機オニウム塩は、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）が、
【００７４】
【化１９】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。好ましいものの具体例としては、２，２’−ビピリジニウム、４，４’ −ビピリジニウム、５，５’−ジメチル−２，２’−ビピリジニウム、が挙げられる。また、ビスホスホニウムも好ましいものとして挙げることができる。
【００７５】
更に言うと、前記一般式（４）で表される有機オニウム塩としては、
【００７６】
【化２０】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種が特に好ましい。
【００７７】
以下の説明において、特に断らない限り、前記の化学式（５）から（９）のスルホン酸塩は、それぞれ、ピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、５，５’−ジメチル−２，２’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、２，２’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、４，４’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネートであり、それぞれ、ＰｙＨ−Ｔ、Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ、５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ、２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ、４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔと略するものとする。
【００７８】
前記の一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩は、乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドを生成させる際の条件で充分な安定性を有するが、前記一般式（５）〜（９）の有機オニウム塩は、特に耐熱性に優れているので、反応温度をより高くすることできる。
【００７９】
前記一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩の製造方法としては、カチオン成分の含窒素化合物または含リン化合物と、Ｘ−等のアニオン成分となるスルホン酸類とを反応させる方法が簡便である。前記一般式（７）、（８）および（９）の有機オニウム塩について具体的に言うと、前記一般式(７）の有機オニウム塩は５，５’-ジメチル-２，２’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８０】
また、前記一般式(８）の有機オニウム塩は２，２’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８１】
更に、前記一般式(９）の有機オニウム塩は４，４’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８２】
前記一般式(８）の有機オニウム塩の合成法については、“Barbara Milani, Anna Anzilutti, Lidia Vicentini, Andrea Sessanta o Santi, Ennio Zangrando, Silvano Geremia, and Giovanni Mestroni Organometallics 1997, 16, 5064-5075”に詳細が示されている。
【００８３】
本発明の製造方法における有機オニウム塩の使用量は、乳酸オリゴマー基準の触媒濃度が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。０．０１ｍｏｌ％より少ないとラクチド収率上、不十分となる傾向があり、また、１０ｍｏｌ％を越えてもその効果はほとんど変わらないからである。
【００８４】
なお本発明において、“乳酸オリゴマー基準の触媒濃度”とは、乳酸オリゴマーの質量を乳酸残基（−Ｏ−ＣＨ（ＣＨ３）−Ｃ（＝Ｏ）−）の式量の７２で割って求めた乳酸残基のモル量に対する有機オニウム塩のモル量の割合（有機オニウム塩／乳酸残基）を言う。“ポリ乳酸基準の触媒濃度”や“ラクチド残渣基準の触媒濃度”という場合も同様である。
【００８５】
＜解重合・環化＞
本発明の製造方法においては、平均重合度が３〜１００の範囲にある乳酸オリゴマーを用いることが好ましい。平均重合度が３より小さい乳酸オリゴマーを用いると、ラクチド生成の前に低分子量オリゴ乳酸が留出し易い傾向にあり、平均重合度が１００より大きい乳酸オリゴマーを用いると、加熱時に解重合・環化よりも重縮合が優先的に進行するらしくラクチドの収率が低下するからである。ここで、平均重合度は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル測定により測定することができ、特に断らない限り、本明細書中では、得られた数平均重合度を平均重合度という。本発明の製造方法において用いられる乳酸オリゴマーは平均重合度が３〜５０のものであるとより好ましく、平均重合度が６〜１５のものを用いると更に好ましい。
【００８６】
本発明の製造方法の解重合・環化において、減圧下とは、大気圧（１０１．３ｋＰａ）より低い圧力であればよく、好ましくは０．０１３〜１．３ｋＰａ、より好ましくは０．１３３〜０．５３３ｋＰａである。
【００８７】
本発明の製造方法において、解重合・環化を行う温度としては１４０〜２００℃が好ましく、１６０〜１８０℃が更に好ましい。加熱温度が１４０℃よりも低いと解重合・環化が進行しにくく、２００℃よりも高いと副反応が惹起し易くなり好ましくないからである。
【００８８】
本発明の製造方法において、解重合・環化を行う反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【００８９】
また、本発明の製造方法における、乳酸オリゴマーの解重合・環化は、溶媒を用いても又は無溶媒で行ってもよい。なお、特に断らない限り、本発明において「無溶媒」とは、脱水縮合反応により生じる水を共沸除去するための溶媒を添加しない反応条件を意味する。
【００９０】
なお、本発明の製造方法において、前記の有機オニウム塩に加えて、本発明の効果を損なわない程度に、スズ化合物など公知の金属化合物触媒を併用することも可能である。
【００９１】
＜乳酸オリゴマー＞
本発明の製造方法において、原料の乳酸オリゴマーとしては、公知の方法によって製造されたものを使用できる。例えば、乳酸を直接脱水縮合して得られた乳酸オリゴマーが代表的なものとして挙げられる。その場合、乳酸を直接脱水縮合して乳酸オリゴマーを生成させた反応混合物のまま、本発明の製造方法において原料として用いてもよく、また、乳酸オリゴマーを反応混合物から分離・精製してから用いても良い。
【００９２】
高性能のポリ乳酸を得るためには高純度のラクチドが必要であり、高純度のラクチドを得るためには、乳酸オリゴマーの原料となるＤ−乳酸またはＬ−乳酸には光学純度の高いものを用いることが好ましい。
【００９３】
なお、ここで、光学純度とは、Ｄ−乳酸またはＬ−乳酸のいずれか多い方の量から少ない方の量を差し引き、全体の量で割った値で表すことができる。例えば、Ｌ−乳酸量を「Ｌ」、Ｄ−乳酸量を「Ｄ」とし、Ｌ−乳酸量が過剰な場合、光学純度は以下の式で表される。
光学純度（％ｅ．ｅ．）＝[（Ｌ−Ｄ）／（Ｌ＋Ｄ）]×１００
【００９４】
Ｄ−乳酸またはＬ−乳酸の光学純度は、高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ法）を用いて、乳酸のＤ／Ｌ体のピーク面積比から算出することができる。
【００９５】
本発明において、乳酸オリゴマーの原料として用いられる光学活性乳酸、つまりＤ−乳酸またはＬ−乳酸は、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上のものがより好ましく、９９．５％ｅ．ｅ．以上のものが更に好ましい。
【００９６】
また、本発明の製造方法において、勿論、ラクチドを開環重合して得た乳酸オリゴマーを原料として用いても良い。
【００９７】
前述のように乳酸オリゴマーの重合度が高すぎると、これを前記の有機オニウム塩とともに、減圧下に加熱しても、解重合・環化よりも脱水重縮合が優先的に進行し易くなるので、前記のとおり、乳酸オリゴマーの重合度が、好ましくは１００以下、より好ましくは５０以下、特に好ましくは１５以下、かつ好ましくは３以上、より好ましくは６以上となるように乳酸の直接脱水重縮合の条件を選択することが好ましい。
【００９８】
乳酸を直接脱水重縮合させる際の圧力としては、２．５〜９．３ｋＰａであると好ましく、４．０〜６．７ｋＰａであるとより好ましい。圧力が９．３ｋＰａより高いと水が留出しにくい場合がある。また、より低圧とする方が反応温度を低くできるので好ましいが、２．５ｋＰａよりも低くすると高真空装置が必要となる上に、配管に詰まりが生じる等の問題が発生し易くなることがある。
【００９９】
乳酸の直接脱水重縮合の温度としては、１２０〜１６０℃が好ましく、１３０〜１５０℃であるとより好ましい。直接脱水重縮合の温度が１２０℃より低いと脱水縮合が進行しにくいことがあり、１６０℃より高いと重合度が高くなりすぎることがある。
【０１００】
乳酸の直接脱水重縮合の反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【０１０１】
乳酸を直接脱水重縮合して乳酸オリゴマーを得る際、溶媒を用いることなく乳酸と重縮合触媒との混合物のみで反応を行っても良く、脱水重縮合反応による生じる水を共沸除去するための溶媒を添加してもよい。そのような溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレン等が使用でき、その使用量は操作性の観点から、乳酸に対して１〜３倍（容量）程度が好ましい。
【０１０２】
乳酸を直接脱水重縮合して乳酸オリゴマーを得る際の重縮合触媒としては、オクチル酸スズに代表される金属化合物触媒など公知のものを使用することができるが、前記一般式（１）〜（４）に示した有機オニウム塩の少なくとも１種類を用いると、乳酸オリゴマーの単離や金属化合物触媒の除去をすることなくラクチド製造の原料とすることができるので好ましい。直接脱水重縮合における重縮合触媒の使用量としては、乳酸に対する重縮合触媒の濃度（重縮合触媒／乳酸）が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。
【０１０３】
また、本発明の製造方法において、原料の乳酸オリゴマーとしては、乳酸オリゴマーを解重合・環化させた反応物からラクチドを分離した残渣（以下、ラクチド残渣と称する場合がある）に乳酸および／または水を加えて加熱することにより、再生されたものを用いてもよい。該ラクチド残渣中には、重合度が高めの乳酸オリゴマーや、ポリ乳酸が含まれており、乳酸により加酸分解、および／または水による加水分解が起こって低分子量化が進むことにより、ラクチドの原料として好適な乳酸オリゴマーが再生される。
【０１０４】
更に、本発明の製造方法において原料として用いられる乳酸オリゴマーとしては、ポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、再生されたものを用いてもよい（以下、ラクチド残渣やポリ乳酸から再生された乳酸オリゴマーを再生乳酸オリゴマーと称することがある）。この場合のポリ乳酸としては、前記のラクチド残渣から単離されたものでも良く、重縮合反応の際の品質外れ品でも良く、ポリ乳酸を紡糸や成形する際に生じた成形屑でも良く、また、ポリ乳酸製品として販売され、使用後に廃棄されたものを回収して異物や他素材を除去したものでも良い。ポリ乳酸やラクチド残渣から乳酸オリゴマーを再生させる際に用いる乳酸および／または水としては、乳酸水溶液が好ましい。予め乳酸水溶液を調製してポリ乳酸やラクチド残渣と混合しても良く、乳酸と水とを別々に混合しても良い。
【０１０５】
前記のように、ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させ、これを解重合・環化してラクチドを生成させるにおいて、ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ前記式にて定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上であることが好ましい。
【０１０６】
なお、本発明においては、便宜上、平均重合度が１００超過のものをポリ乳酸と称し、３以上１００以下のものを乳酸オリゴマーと称し、非環状の２量体をダイマーと称する。前記のポリ乳酸の平均重合度について特に上限は特に無いが、あまり平均重合度が高いと加酸分解が進みにくいので、平均重合度は７０００以下であると好ましく、５０００以下であるとより好ましく、１０００以下であると更に好ましい。
【０１０７】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の温度としては、１００℃以上２００℃以下の温度が好ましく、１２０℃以上１６０℃以下であるとより好ましい。
【０１０８】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の圧力としては、特に制限は無いが、０．０９６〜０．１０６ＭＰａの大気圧雰囲気または０．１０６ＭＰａ超過の加圧雰囲気が好ましい。加圧雰囲気で乳酸オリゴマーを再生させる際の圧力の上限としては５ＭＰａ以下が好ましく、１ＭＰａ以下であると好ましい。
【０１０９】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【０１１０】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の、ラクチド残渣やポリ乳酸に対する乳酸および／または水の量は、１００質量部のラクチド残渣やポリ乳酸に対して１０質量部以上２５００質量部以下であると好ましく、２５質量部以上１０００質量部以下であると更に好ましい。なお、本発明の製造方法において、乳酸および／または水としては乳酸水溶液が好ましい。乳酸水溶液は、乳酸と水の合計を１００質量％とした場合、乳酸の濃度が０質量％超〜１００質量％未満のものであり、乳酸の濃度が５０質量％以上〜９９質量％以下であると好ましく、８０質量％以上〜９５質量％以下であるとより好ましい。
【０１１１】
また、本発明の製造方法において用いる、乳酸および／または水は、乳酸と水のほか、乳酸オリゴマーの再生を阻害するなどの本発明の目的に支障を来たすものではない他の成分を含んでもよい。
【０１１２】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際、無触媒で反応を行っても良く、オクチル酸スズに代表される金属化合物触媒を加酸分解触媒として使用しても良いが、前記一般式（１）〜（４）に示した有機オニウム塩の少なくとも１種類を加酸分解触媒として用いると、乳酸オリゴマーの単離や金属化合物触媒の除去をすることなくラクチド製造の原料とすることができるので好ましい。ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の加水分解触媒の使用量としては、ラクチド残渣またはポリ乳酸基準の触媒濃度が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。
【０１１３】
＜製造プロセス＞
以上の記載より明らかなように、本発明のラクチド製造方法では、乳酸を重縮合させて乳酸オリゴマーを製造し、該乳酸オリゴマーを解重合・環化させてラクチドを生成させ、該解重合・環化反応物から該ラクチドを分離した残渣に、乳酸および／または水を加えて加酸分解および／または加水分解して乳酸オリゴマーを再生させ、これをまた解重合・環化させるというプロセスを、前記の有機オニウム塩を用いて行うことができる。有機オニウム塩の量は、該プロセスにおいて適宜追加で添加することも可能であり、反応混合物をプロセス外にパージすることなどにより減らすことも可能である。該プロセスを構成する各反応器はバッチ式、セミバッチ式、連続式のいずれでも良く、乳酸の重縮合や乳酸オリゴマーの解重合・環化用の装置として公知のものを採用することができる。
【０１１４】
＜ラクチド＞
本発明のラクチド製造方法では極めて高純度のラクチドを得ることができる。
例えば、１００％ｅ．ｅ．のＬ−乳酸を用いて得たオリゴマーを原料として用いても、解重合・環化の条件が不適切であると、Ｌ−乳酸の環状二量体であるＬＬ−ラクチドのほかに、まずメソラクチド（ＤＬ−ラクチド）が生成し、さらにＤＤ−ラクチドも生成する。
【０１１５】
【化２１】
【０１１６】
当然、１００％ｅ．ｅ．のＤ−乳酸を用いて得たオリゴマーを原料として用いても、解重合・環化の条件が不適切であると、Ｄ−乳酸の環状二量体であるＤＤ−ラクチドのほかに、まずメソラクチド（ＤＬ−ラクチド）が生成し、さらにＬＬ−ラクチドも生成することが知られている。
【０１１７】
よって、あるラクチド試料について、そのうちのある光学活性ラクチド、つまりＬＬ−体またはＤＤ体のいずれかについての純度を正式に表現するためには、下記式（Ａ）で表される、対象の光学活性ラクチドがＬＬ‐ラクチド、メソラクチド、およびＤＤ‐ラクチドの合計量において占める割合（光学活性ラクチド選択率）のような指標が必要となる。なお、下記式（Ａ）において、質量をすべてモル量に置き換えて算出してもよい。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【０１１８】
前記のような高い光学純度の乳酸を原料として、本発明の製造方法によって得られるラクチドについて、ラクチドの１Ｈ−または１３Ｃ−ＮＭＲ分析により、光学活性ラクチド類（ＬＬ‐ラクチドとＤＤ‐ラクチドの双方を指す）とメソラクチドの存在比を定量し、以下の式（Ｂ）によって求められるメソ体率が１％以下の場合は、光学活性ラクチドは全量、原料として用いた光学活性な乳酸の環状二量体、つまり光学純度が１００％ｅ．ｅ．のラクチドであり、前記の式（Ａ）は以下の式（Ａ’）のように簡略化できる。
メソ体率［％］＝｛メソラクチドのピークの積分値／（光学活性ラクチド類のピークの積分値＋メソラクチドのピークの積分値）｝×１００ （Ｂ）
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００≒１００−メソ体率 （Ａ’）
【０１１９】
例えば、Ｌ−乳酸オリゴマーを原料として本発明の製造方法によりＬＬ‐ラクチドを製造した場合の、ＬＬ‐ラクチド、メソラクチド、およびＤＤ‐ラクチドの合計量に対するＬＬ‐ラクチドの割合（ＬＬ‐ラクチド選択率と称する）は、以下の式（Ｃ）で表される。当然、下記の式（Ｃ）において、質量をすべてモル量に置き換えて算出してもよい。
【０１２０】
ＬＬ‐ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチド質量＋メソラクチド質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００≒１００−メソ体率 （Ｃ）
【０１２１】
前述の特許文献２や特許文献４にも光学純度が１００％ｅ．ｅ．またはそれに近い光学活性ラクチドが得られる製法が開示されているが、特許文献４の実施例記載からも明らかなように、当該方法で得られる光学活性ラクチドには最低でも２〜３％程度のメソラクチドが混入しており、高耐熱性のポリ乳酸を得るためには、更に精製を行い、メソラクチドを分離することが必要であった。
【０１２２】
本発明の製造方法では、前記のメソ体率、つまりメソラクチドの混入率が１％以下であり、光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものが得られ、更に光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上の高純度の光学活性ラクチドが得られるため、前記のようなラクチドの精製工程を省略または簡素化することが可能である。前記のとおり、ラクチド法によるポリ乳酸製造には製造プロセスが長く、これが高コストの原因となっているので、本発明のラクチド製造方法による製造プロセスの短縮は極めて重要な意義を持つものである。
【０１２３】
本発明の製造方法によって得られたラクチドを開環重合して高分子量のポリ乳酸を得る方法や装置、プロセスについては公知のものを使用できる。
【０１２４】
なお、本発明のラクチド製造方法は、グリコール酸の環状二量体であるグリコリドの製造に応用が可能である。つまり、前記のラクチドの製造方法において、光学活性に関するものは除き、乳酸をグリコール酸、乳酸オリゴマーをグリコール酸オリゴマー、ラクチドをグリコリド、そしてポリ乳酸をポリグリコール酸に置き換えると、前記一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩を用いることにより、前述のようなオクチル酸スズなどの金属化合物触媒を用いる場合の課題が解決されたグリコリドの製造方法の発明となる。
【実施例】
【０１２５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の改良及び変形が可能である。
【０１２６】
本実施例にて行った分析および物性測定の方法、使用した原料について以下のとおり示す。
【０１２７】
１）ラクチドのメソ体率およびＬＬ−ラクチド選択率
標準化合物としてテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を０．０３ｖｏｌ％含むＣＤＣ１３溶媒に試料を溶解し、ブルカーＤＲＸ５００（５００ＭＨｚ）ＮＭＲスペクトロメーター（ブルカー社製）を使用して、１Ｈ−ｈｏｍｏｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ＮＭＲ測定を行い、１．６６ｐｐｍと１．７７ｐｐｍの積分値から下記式（Ｄ）により、メソ体率を求め、更に下記式（Ｅ）にてメソ体率からＬＬ-ラクチド選択率を求めた。
メソ体率［％］＝（１．７７ｐｐｍの積分値）／｛（１．６６ｐｐｍの積分値）＋（１．７７ｐｐｍの積分値）｝×１００ （Ｄ）
ＬＬ-ラクチド選択率［％］＝１００−メソ体率 （Ｅ）
【０１２８】
２）乳酸オリゴマーおよびポリ乳酸の平均重合度
標準化合物としてテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を０．０３ｖｏｌ％含むＣＤＣ１３溶媒に試料を溶解し、ブルカーＤＲＸ５００（５００ＭＨｚ）ＮＭＲスペクトロメーター（ブルカー社製）を使用して、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル測定を行い、ＯＨ末端側のＣＨ（δ４．３）と内部ＣＨ（δ５．２）の面積比から算出した。
【０１２９】
３）有機オニウム塩の熱分解温度測定
テキサスインスツルメンツ社製の熱重量測定装置を用いて、空気中にて試料を室温から６００℃に、昇温速度１０℃／分にて昇温した際の５％質量減少温度を熱分解温度とした。
【０１３０】
４）Ｌ−乳酸の光学純度
本実施例において用いた９０質量％（以下、９０ｗｔ％と略記する）のＬ−乳酸水溶液は、Ｌ乳酸の光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上のものである。ＨＰＬＣ法による光学純度の測定条件を以下に示す。
測定条件：
カラム：ＳＵＭＩＣＨＩＲＡＬ ＯＡ−５０００（４．５ｍｍφ×１５ｃｍ、住化分析センター）
カラムオーブン温度：４０℃
移動相：１ｍＭＣｕＳＯ４水溶液
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
測定時間：３０分
オーブン：Ｓｈｏｄｅｘ Ｏｖｅｎ ＡＯ−３０
ポンプ：Ｓｈｏｄｅｘ ＤＳ−４
検出器：Ｓｈｏｄｅｘ ＵＶ−４１（測定波長２５４ｎｍ）
【０１３１】
５）ＰｙＨ−Ｔ触媒
本実施例において用いたＰｙＨ−Ｔ触媒は、東京化成株式会社製の製品コードＰ１６２７を用いた。
【０１３２】
[有機オニウム塩の合成]
合成例１（ＴＰＰ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬにトリフェニルホスフィン（和光純薬社製）２．３ｇを溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸０．９ｍｌを少しずつ滴下した。塩化メチレン／ジエチルエーテル／ヘキサン＝２／２／１の溶媒から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥して、収率７８．９％にて、以下に示すＰＰ−Ｔ触媒を得た。ＴＰＰ−Ｔ触媒の熱分解温度は１７８℃であった。
参考文献：van der Akker, M. Jellinek, Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 1967, 86, 275-288.
【０１３３】
【化２２】
【０１３４】
合成例２（ＴＰＰ−Ｓ触媒の合成）
塩化メチレン３０ｍＬにトリフェニルホスフィン２．６２ｇ(１０ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、撹拌しながら濃硫酸１．０ｍL(９．７ｍｍｏｌ)を少しずつ加えた。濃縮後、酢酸エチル３０ｍＬから析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、２．３１ｇの以下に示すＴＰＰ−Ｓ触媒を得た（収率６４％）。ＴＰＰ−Ｓ触媒の熱分解温度は１７３℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ119.02（d、Ｊ＝69.8Ｈｚ），129.9 (d,J=12.5), 134.4 (d,J=9.5), 134.6 (d, J=3.4 Hz)
31P NMR(CDCl3) δ20.89
【０１３５】
【化２３】
【０１３６】
合成例３（ＰｙＨ−Ｓ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン１５ｍＬにピリジン５．２ｇ（６５ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、撹拌しながら濃硫酸３．６ｍＬ（６５ｍｍｏｌ）を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ）から析出した結晶をろ過して減圧乾燥し、８ｇの以下に示すＰｙＨ‐Ｓ触媒を得た（収率６９．０％）。
13C NMR (CDCl3) δ127.34, 141.82, 146.43
【０１３７】
【化２４】
【０１３８】
合成例４（Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬにＮ-メチルイミダゾール４ｍＬ(５０．２ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬ(５３．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示すＭｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒を得た（収率 ９５．９％）。Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒の熱分解温度は２７６℃であった。
13C NMR (CD3COCD3) δ35.53, 119.88, 121.05(q,J=319.0), 123.49, 135.91
19F NMR(CD3COCD3) δ98.68
【０１３９】
【化２５】
【０１４０】
合成例５（５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに５，５’-ジメチル-２，２’-ビピリジン（和光純薬社製）９ｇ(４８ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸９ｍＬ(９６ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１１ｇの以下に示す５，５’−Ｍｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率４７．７％）。この５，５’−Ｍｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は２３５℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ18.04, 120.08(q,J=319.7), 122.28, 137.71, 143.19, 144.21, 145.88
19F NMR(CD3COCD3) δ98.68
【０１４１】
【化２６】
【０１４２】
合成例６ (２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の合成)
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに２，２’-ビピリジン（和光純薬社製）４．５ｇ(２８．８ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬ(５３．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示す２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率 ９５．９％）。２，２‘−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は２０８℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ119.95(q,J=319.0), 123.54, 127.20, 143.41, 145.71, 14.96
19F NMR(CDCl3) δ-78.75
【０１４３】
【化２７】
【０１４４】
合成例７ (４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔの合成)
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに４，４’-ビピリジン（和光純薬社製）４．５ｇを溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬを少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ）から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示す４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率 ９３．７％）。この４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は３００℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ120.75(q,J=320.0), 126.07, 126.33, 126.54, 143.72, 151.68
19F NMR(CD3COCD3) δ98.34
【０１４５】
【化２８】
【０１４６】
合成例８ (３−メチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−メチルピリジン３．０ｍＬ(３０．８ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｍＬ(３３．９ｍｍｏｌ）を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、７．２ｇの３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．７％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.95(dd,1H,J=6.1,1.7), 8.33(d,1H,J=8.0), 8.69(s,1H),
8.72(d,1H,J=6.1)
13C NMR (CDCl3)δ18.30, 122.72(q,J=319.0), 127.04, 138.77, 139.00, 140.97, 147.37
19F NMR(CDCl3) δ-78.64
m.p. 72.6-73.8℃
【０１４７】
合成例９ (３−クロロピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−クロロピリジン３．０ｍＬ(２６．８ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｍＬ(３３．９ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、７．３ｇの３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．０％）。
1H NMR(CDCl3) δ8.11(dd,1H,J=5.8,2.7), 8.54(m,1H), 8.65(m,2H)
13C NMR (CDCl3) δ120.08(q,J=318.8),128.43(d.J=4.4), 135.60, 140.66(d,J=6.0),
141.11, 146.33(d,J=7.4)
19F NMR(CDCl3) δ-78.67
m.p. 103.0-105.2℃
【０１４８】
合成例１０ (３−フェニルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−フェニルピリジン３．０ｍＬ(２０．９ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸１．７ｍＬ(１９．２ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、４．８ｇの３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率８２．８％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.58(m,3H), 7.66(m,2H), 8.10(m,1H,), 8.66(m,1H), 8.92(m,1H),
9.08(t,1H,J=1.4)
13C NMR (CDCl3) δ120.29(q,J=319.0), 127.26, 127.48, 129.96, 130.70, 132.81,
139.59, 139.94, 141.29, 143.89
19F NMR(CDCl3) δ-78.39
m.p.63.5-64.0℃
【０１４９】
合成例１１ (４−フェニルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに４−フェニルピリジン３．０ｇ(１９．３ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸２．０ｍＬ(２２．６ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、５．７ｇの４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．９％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.63(m,3H), 8.82(m,2H), 8.21(d,2H,J=4.7), 8.89(d,2H,J=4.7)
13C NMR (CDCl3) δ120.29(q,J=319.0), 124.38, 127.83, 129.94, 132.36, 134.03,
141.64, 158.47
19F NMR(CDCl3) δ-78.41
m.p. 106.5-108.3℃
【０１５０】
合成例１２ (２，６−ジメチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに２，６−ルチジン３．３ｍＬ(２８．０ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸２．５ｍＬ(２８．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、６．０ｇの２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率８４．０％）。
1H NMR(CDCl3) δ2.88(s,6H),7.53(d,2H,J=7.8), 8.20(t,1H,J=7.8)
13C NMR (CDCl3) δ19.49, 122.80(q,J=319.4), 124.94, 127.20, 145.99, 153.84
19F NMR(CDCl3) δ-78.43
m.p. 68.2-71.0℃
【０１５１】
［製造例１−１］ ＴＰＰ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液５ｇ（Ｌ−乳酸正味量 ４．５ｇ）とＴＰＰ−Ｔ触媒１０４ｍｇ（触媒濃度 ０．５ｍｏｌ％）とを５０ｍＬ丸底フラスコ（反応用フラスコ）に入れ、クーゲルロール蒸留装置にセットして、４ｋＰａ、１３０℃にて、１２時間加熱し直接脱水重縮合を行った。その間に、冷却用ガラス球には、水および乳酸が留出した。反応終了後、反応用フラスコに残留した乳酸オリゴマーの質量は３．３ｇ（オリゴマー収率９２％）であり、その重合度は１６．５であった。結果を表１に示す。
【０１５２】
［製造例１−２〜１−４］ ＴＰＰ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
表１に示すとおりの圧力や反応時間とした以外は、製造例１−１と同様に操作を行った。結果を表１に示す。なお、製造例１−２では、留出物がやや多く、乳酸オリゴマーの収率は低下した。留出物は主に乳酸（６０〜７０％）とダイマー（２０〜３０％）であり、少量のラクチドも含まれていた（＜１０％）。
【０１５３】
［製造例１−５］ ＰｙＨ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
ＴＰＰ−Ｔ触媒ではなくＰｙＨ−Ｔ触媒（触媒濃度 ０．５ｍｏｌ％）を用い、１３０℃、６．７ｋＰａで６時間反応させ、次いで１５０℃、６．７ｋＰａで３時間反応させた以外は製造例１−１と同様に操作を行った。結果を表１に示す。
【０１５４】
【表１】
【０１５５】
［実施例１−１］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−２の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、０．０１３ｋＰａに減圧して、１４０℃で６３時間、反応用フラスコ中の乳酸オリゴマーを加熱して解重合・環化させ、１．３５ｇのラクチドを冷却用ガラス球に溜出させた。乳酸オリゴマーに対する収率は、７４％であった（製造例１−２で使用したＬ−乳酸の量を基準とした収率は３７％）。このラクチドのメソ体率は１％以下であり、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。
【０１５６】
なお、フラスコに残留したラクチド残渣は０．４７ｇ（乳酸オリゴマーに対して２６％）であり、これをＮＭＲ測定したところ、平均重合度２７０以上のポリ乳酸であることが分かった。結果を表２に示す。
【０１５７】
［実施例１−２］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−３の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、実施例１−１と同様に操作を行った。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して６１％の量で、平均重合度３００以上のポリ乳酸であった。
【０１５８】
［実施例１−３］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−１の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、実施例１−１と同様に操作を行った。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して８３％、平均重合度８７０以上のポリ乳酸であった。
【０１５９】
［実施例１−４］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
トルエン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、ＴＰＰ−Ｔ触媒（０．５ｍｏｌ％）を用いて、大気圧雰囲気、トルエン還流条件にて１８時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度２５．３の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からトルエンを除去したのち、実施例１−１と同様の条件で反応させた。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して８０％、平均重合度８７４のポリ乳酸であった。
【０１６０】
［実施例１−５］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度９．０の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６１】
［実施例１−６］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度２２．０の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６２】
［実施例１−７］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度１１５の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６３】
【表２】
【０１６４】
［実施例２−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝９）
キシレン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、大気圧雰囲気、キシレン還流条件で無触媒にて２４時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度９の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からキシレンを除去したのち、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒を加えクーゲルロール装置を用いて０．４ｋＰａ、１８０℃にて２０時間、乳酸オリゴマーの解重合・環化を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は５５％であった。結果を表３に示す。
【０１６５】
［実施例２−２］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝５０）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用いて平均重合度５０の乳酸オリゴマーを得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（乳酸オリゴマーの解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。乳酸オリゴマーに対する収率３３％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６６】
［実施例２−３］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝７０）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用い、直接脱水重縮合の反応時間を３０時間とし、平均重合度７０の乳酸オリゴマーを得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（乳酸オリゴマーの解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。乳酸オリゴマーに対する収率２６％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６７】
［実施例２−４］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの重合度＝２００）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用い、直接脱水重縮合の反応時間を７２時間とし、重合度２００のポリ乳酸を得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（ポリ乳酸の解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。ポリ乳酸に対する収率１８％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６８】
【表３】
【０１６９】
［実施例３−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１８０℃）
９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液５．０ｇ、Ｌ−乳酸に対して１ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒、２５ｍＬのキシレンを５０ｍＬ丸底フラスコに入れ、キシレン還流条件にて、直接脱水重縮合を行った後、キシレンを除去して平均重合度１０．６の乳酸オリゴマーを得た。この乳酸オリゴマーをクーゲルロール装置を用いて、０．０１３ｋＰａ、１８０℃にて５時間、解重合・環化を行い、乳酸オリゴマーに対して収率５０％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７０】
［実施例３−２］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１６０℃）
解重合・環化を行う際の温度を１６０℃とした以外は実施例３−１と同様に操作を行い、乳酸オリゴマーに対して収率４６％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７１】
［実施例３−３］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１４０℃）
解重合・環化を行う際の温度を１４０℃とした以外は実施例３−１と同様に操作を行い、乳酸オリゴマーに対して収率３０％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７２】
【表４】
【０１７３】
［実施例４−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
キシレン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、大気圧雰囲気、キシレン還流条件で無触媒にて２４時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度９の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からキシレンを除去したのち、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒を加えクーゲルロール装置を用いて０．４ｋＰａ、１８０℃にて３時間、乳酸オリゴマーの解重合・環化を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は４２％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度９０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７４】
［実施例４−２］ ５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較））
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２３％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７５】
［実施例４−３］ ４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２０％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２５の乳酸オリゴマーであった。
【０１７６】
［実施例４−４］ ＴＰＰ−Ｓ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＴＰＰ−Ｓ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は１８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２７の乳酸オリゴマーであった。
【０１７７】
［実施例４−５］ ＰｙＨ−Ｓ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｓ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２５％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度８３の乳酸オリゴマーであった。
【０１７８】
［実施例４−６］ Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＭｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３１％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度６０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７９】
［実施例４−７］ ３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度８３の乳酸オリゴマーであった。
【０１８０】
［実施例４−８］ ３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３９％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度９０の乳酸オリゴマーであった。
【０１８１】
［実施例４−９］ ３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３７％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度４４の乳酸オリゴマーであった。
【０１８２】
［実施例４−１０］ ４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度４２の乳酸オリゴマーであった。
【０１８３】
［実施例４−１１］ ２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は４１％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度６５の乳酸オリゴマーであった。
【０１８４】
［比較例４−１］無触媒でのラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒を用いなかった以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は１２％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２２の乳酸オリゴマーであった。
【０１８５】
［比較例４−２］塩化スズ（ＩＩ）触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の塩化スズ（ＩＩ）触媒（ＳｎＣｌ２）を用いて、解重合・環化反応の時間を１時間にした以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は９２．２％であった。このラクチドのメソ体率は３．０％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度５８の乳酸オリゴマーであった。
【０１８６】
［比較例４−３］オクチル酸スズ（ＩＩ）触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のオクチル酸スズ（ＩＩ）触媒（Ｓｎ（Ｏｃｔ）２）を用いて、解重合・環化反応の時間を１時間にした以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は７３．６％であった。このラクチドのメソ体率は３．２％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度５０の乳酸オリゴマーであった。
【０１８７】
【表５】
【０１８８】
［実施例５］ 連続的なラクチド合成
１回目：９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液４４ｇとＰｙＨ−Ｔ（１．０ｇ）を１００ｍＬフラスコに入れ、１５０℃、３．３ｋＰａで６時間反応させて平均重合度６の乳酸オリゴマー（３２ｇ）を得た。得られた乳酸オリゴマーを１６０℃、０．０６６〜０．１３ｋＰａの間の圧力で解重合・環化させるとラクチド（８．０ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１８９】
２回目：前記の重合度２０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１８．０ｇ）を加えて窒素雰囲気下、１３５℃で１５時間、更に、３．３ｋＰａに減圧し、１５０℃で３時間反応させて平均重合度６の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．２ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度４５の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１９０】
３回目：前記の重合度４５の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１７．３ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度６の乳酸オリゴマー（３２ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．１ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度３０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１９１】
４回目：前記の重合度３０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１７．３ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度７の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．６ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度３３の乳酸オリゴマー（２２ｇ）であった。
【０１９２】
５回目：前記の重合度３３の乳酸オリゴマー（２２ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１８．２ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度７の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．７ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は平均重合度３２の乳酸オリゴマー（２２ｇ）であった。
【０１９３】
前記の結果を図２に示す。図２においては、オリゴマー総量を基準としたラクチド収率（ＯＬＡｂａｓｅ）と、２回目以降において、投入したＬ−乳酸を基準としたラクチド収率（ＬＡｂａｓｅ）を示した。また、得られたラクチドのメソ体率はいずれも１％以下、ＬＬ−ラクチド選択率はいずれも９９％以上であった。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明の製造方法は、高純度の光学活性ラクチドを効率良く製造することができ、ラクチド法によるポリ乳酸製造の生産性向上に極めて有効である。
【符号の説明】
【０１９５】
ＬＡ ｂａｓｅ： 各回において投入したＬ−乳酸の総量を基準としたラクチド収率
ＯＬＡ ｂａｓｅ： オリゴマー総量を基準としたラクチド収率
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリ−Ｌ−乳酸に代表されるポリヒドロキシカルボン酸は、機械的特性、物理的性質、化学的性質に優れている上に自然環境下で分解され、最終的には微生物によって水と炭酸ガスになるという生分解性の機能も有しており、近年医療用材料や、汎用樹脂代替等、様々な分野で注目されており、今後もその需要が大きく伸びることが期待されている。
【０００３】
ポリ−Ｌ−乳酸の製造方法としては、乳酸の直接脱水重縮合法（特許文献１）や、乳酸の環状ジエステルモノマーであるＬ−ラクチドの開環重合法（ラクチド法）、またはＬ−乳酸のオリゴマーを経由するなどの間接重合法（「ラクチド法」も広義の間接重合法に含まれる）が挙げられる。
【０００４】
【化１】
【０００５】
これらの製造方法のうち、ラクチド法は、乳酸を重縮合させた乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドとし、これを開環重合してポリ乳酸を得るというプロセスが一般的である。直接脱水重縮合法と比較すると、ラクチド法は製造工程が長く、設備コスト及び製造コストが大きくなるという点で不利ではあるが、高分子量のポリ−Ｌ−乳酸を得る技術が早期に開発されたことから、ポリ乳酸の工業生産において主流となっている。
【０００６】
ラクチド法において、ラクチドは、乳酸オリゴマーを触媒存在下で解重合・環化（熱分解と称されることもある）してラクチドを生成させ、これを溜去させる方法で製造されている（例えば、特許文献２〜４）。その解重合・環化の際の触媒（以下、解重合触媒と称する）としては、様々な金属や金属化合物が活性を有することが知られており、なかでもスズ化合物が好ましいとされており、代表的なものは、ジ（２−エチルヘキサン）酸スズ（ＩＩ）、つまり、いわゆるオクチル酸スズである（特許文献２においては、錫ジオクトエートとの化合物名で記載されている）。オクチル酸スズは、触媒活性が高いうえに、室温でも液状で扱い易く、有機溶媒や溶融状態の高分子化合物といった有機化合物にも溶解し易いといった点で優れているとされる。
【０００７】
なお、ポリ乳酸は光学純度が高いほど、耐熱性などの点で優れた性能を持つので、光学純度が高い乳酸やラクチドを原料として用い、途中の工程におけるラセミ化を可能な限り抑制して光学純度の高いポリ乳酸を製造することが重要である（特許文献２または特許文献４など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公報第２００７／１４５１９５号パンフレット（米国出願公開公報第２００９／０１７６９６３号）
【特許文献２】特開昭６３−１０１３７８号公報（米国特許第５，０５３，５２２号公報）
【特許文献３】特開平５−１０５７４５号公報
【特許文献４】特開平９−３２７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のとおり、ラクチド法によるポリ乳酸製造は工業化されているが、製造工程が長く、設備コスト及び製造コストが大きくなるという問題点があり、これがポリ乳酸製品の普及を阻害する要因の一つとなっている。
【００１０】
更に、本発明者らは、以下のとおり、スズ化合物触媒を用いたラクチドの製造には潜在的な課題があることを見出した。
【００１１】
まず、解重合触媒として多用されているオクチル酸スズは、比較的揮発性が高く、その蒸留精製の条件（例えば、特開２００１−２８８１４１号公報の段落［００３６］には、好ましくは１ｔｏｒｒ以下、２００℃以上と示されている）が、ラクチド製造において生成したラクチドを溜出させる際の条件と類似している。そのため、ラクチド製造において、ラクチドとともにオクチル酸スズも一部気化してしまい、生成後に分離されたラクチドに微量のオクチル酸スズが混入したり、解重合・環化の反応器内で飛散して反応器内部の壁や天井に付着したオクチル酸スズが劣化分解して異物化したりする恐れがある。
【００１２】
前記のようなリスクを回避するため、高融点・高沸点で揮発性が極めて低い無機スズ化合物を用いようとしても、それら無機スズ化合物の多くは、有機溶媒や溶融状態の有機化合物への溶解性が良好ではないため、反応器や輸送管中で滞留・劣化して堅固な異物として付着したり、閉塞を起こしたり、送液ポンプの故障を起こしたりする危険が増大するという別の問題が生じ、根本的な解決には至らない。
【００１３】
なお、ラクチド法では、減圧下に解重合・環化を行い生成したラクチドを溜去するので、解重合触媒が釜残（不揮発性の反応残渣）に残留すれば、これを回収・再利用することは理論上可能な筈であり、製造コストの抑制の点からも解重合触媒を再利用することが好ましい。しかし、前記のようなスズ化合物触媒の欠点は、解重合触媒の再利用において重大な支障となりうるものである。更に、生産効率をより高める為、連続式のラクチド製造プロセスとした場合、前記スズ化合物触媒の欠点による工程トラブル発生のリスクは更に高まるものと本発明者らは考えた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、非金属の解重合触媒であれば、そのような問題が生じず、より効率良く、長期の連続運転が可能なラクチド製造プロセスを完成できると考えた。本発明者らは、更に検討を進め、前記特許文献１記載のとおり、乳酸の直接脱水重縮合反応を促進する触媒活性が極めて高いため、乳酸オリゴマーに作用させても解重合・環化よりも脱水重縮合が進んでしまう筈でラクチド製造には不向きと考えられていた有機オニウム塩が、意外にも乳酸オリゴマーの解重合・環化にも高い触媒活性を示すことを見出した。更に驚くべきことに、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸のいずれか一方のみからなる光学活性乳酸オリゴマーを、有機オニウム塩を用いて解重合・環化させると、メソラクチドの生成を全く伴わず、よってラセミ化も全く生じず、高い化学純度・光学純度のラクチドが得られることを本発明者らは見出し、本発明を完成させるに至った。本発明の要旨を以下に示す。
【００１５】
１． 下記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
【００１６】
【化２】
（前記一般式（１）において、Ｚは窒素原子またはリン原子である。
前記一般式（１）において、ＲＡ、ＲＢ、およびＲＣは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＡ、ＲＢ、ＲＣのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１７】
【化３】
（前記一般式（２）において、Ｚ’およびＺ’’はそれぞれ独立に窒素原子またはリン原子であり、Ｑは単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（２）において、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（２）において、Ｘ’−およびＸ’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１８】
［Ｈｅｔ］＋Ｈ Ｘ’’’− （３）
（前記一般式（３）において、［Ｈｅｔ］は、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基を表し、また、前記一般式（３）において、Ｘ’’’−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００１９】
【化４】
（前記一般式（４）において、［Ｈｅｔ’］およびは［Ｈｅｔ’’］、同一または異なってもよい、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基であり、［Ｈｅｔ’］と［Ｈｅｔ’’］が結合し環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ｑ’は単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（４）において、Ｘ’’’’−およびＸ’’’’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【００２０】
２．前記一般式（１）の有機オニウム塩が、
【００２１】
【化５】
なる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２２】
３．前記一般式（２）の有機オニウム塩が、
【００２３】
【化６】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２４】
４．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【００２５】
【化７】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２６】
５．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【００２７】
【化８】
【００２８】
【化９】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００２９】
６．前記一般式（３）の有機オニウム塩が、
【００３０】
【化１０】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３１】
７． 前記一般式（４）の有機オニウム塩が、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）は、
【００３２】
【化１１】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３３】
８．前記一般式（４）の有機オニウム塩が、
【００３４】
【化１２】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である前記の項１．記載のラクチドの製造方法。
【００３５】
９．乳酸オリゴマーの平均重合度が、３以上１００以下である前記の項１．〜８．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３６】
１０．１４０〜２００℃の温度に加熱して解重合・環化を行う前記の項１．〜９．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３７】
１１．乳酸オリゴマーが、光学純度９９％ｅ．ｅ．以上の光学活性乳酸を重縮合させたものである前記の項１．〜１０．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３８】
１２．乳酸オリゴマーが、乳酸を、一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して重縮合させたものである前記の項１．〜１１．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００３９】
１３．乳酸オリゴマーの解重合・環化反応物からラクチドを分離した残渣またはポリ乳酸に、乳酸および／または水を加えて、一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して再生させたものを、解重合・環化の原料の乳酸オリゴマーとして用いることを特徴とする、前記の項１．〜１０．のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【００４０】
１４．ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ下記式（Ａ）で定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上である前記の項１３．に記載の製造方法。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【発明の効果】
【００４１】
本発明により、工程内で異物化する恐れがある金属化合物触媒を使用することなく、高い光学純度および化学純度のラクチドを、安定かつ効率よく生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例４−１および比較例４−３にて得られたラクチドについて、１Ｈ−ｈｏｍｏｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ＮＭＲ測定を行って得られたチャートの１．７ｐｐｍ付近の抜粋である（左側：実施例４−１、右側：比較例４−３）。これにより、該ラクチドがメソラクチドを含有している率（以下、メソ体率と称する）を算出するために使用した１．６６ｐｐｍと１．７７ｐｐｍのピークの積分値を確認することができる。
【図２】実施例５の連続的なラクチド製造において、各回にて投入したＬ−乳酸の総量を基準としたラクチド収率（ＬＡ ｂａｓｅ）と、オリゴマー総量を基準としたラクチド収率（ＯＬＡ ｂａｓｅ）とを示した棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、前記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法である。
【００４４】
＜有機オニウム塩＞
まず、前記一般式（１）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基であるとき、該脂肪族炭化水素基としては、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキニル基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキル基、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数７〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアラルキル基より選ばれるいずれかが好ましい。
【００４５】
前記のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル、イコシル基等を挙げることができる。
【００４６】
前記のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、イソペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、オレイル基、イコセニル基等が挙げられる。
【００４７】
前記のアルキニル基としては、プロパルギル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基、１−メチル−２−プロピニル基、３−ペンチニル基、４−ペンチニル基、１９−イコシニル基等が挙げられる。
【００４８】
前記のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、メチルシクロヘキシル基、デカヒドロナフチル基、パーヒドロビフェニル基などが挙げられる。
【００４９】
前記のアラルキル基としては、ベンジル基、メチルベンジル基、（α−／β−）フェネチル基、メチルフェネチル基、フェニルベンジル基、ナフチルメチル基、トリフェニルエチル基などが例示される。
【００５０】
なお、本発明の製造方法において用いられる前記の一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩の構造に関して、「無置換もしくは置換基を有する」という場合の“置換基”とは、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、チオシアノ基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基よりなる群から選ばれる１種類以上を指し、「置換基を有する炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」のように言う場合、該炭素原子数は該アルキル基についてのもので、置換基が有する炭素原子はこれに含まれない。
【００５１】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣのうち２以上が水素原子でなく環を形成する場合の、環状構造としては、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環、ピペラジン環、２−アザアダマンタン環、キヌクリジン環などからなる群より選ばれる１つ以上が挙げられる。
【００５２】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基であるとき、該アリール基としては、フェニル基、トルイル基類，キシリル基類、（α−、β−）ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フルオレニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アセナフチル基などが好ましく、これらアリール基は無置換またはフルオロ基もしくはクロロ基で１つ以上の水素が置換されたものが好ましい。
【００５３】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩において、ＲＡ、ＲＢ、またはＲＣが無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基であるとき、該アリール基としては、アジリジル基、フリル基、チェニル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾフリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、ピラジル基、ピリミジル基、キナゾリニル基、プリニル等が好ましいものとして挙げられる。
【００５４】
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンであり、なかでも、メタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、オクタンスルホン酸イオン、ドデカンスルホン酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、デシルベンゼンスルホン酸イオン、炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオン、硫酸水素イオンよりなる群から選ばれる１種類以上が好ましく、炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオン、つまり、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、パーフルオロエタンスルホン酸イオン、パーフルオロブタンスルホン酸イオン、パーフルオロヘキサンスルホン酸イオン等が特に好ましい。
【００５５】
前記一般式（１）で表される有機オニウム塩としては、カチオンがトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、エチルジメチルアンモニウム、ジエチルメチルアンモニウム等の脂肪族アンモニウム、アニリニウム、ジフェニルアンモニウム等の芳香族アンモニウム、Ｎ−メチルピロリジウム、Ｎ−メチルピペリジニウム、Ｎ−メチルモルホリニウム等の脂環式アンモニウム、トリアリールホスホニウム、アリールジアルキルホスホニウム、ジアリールアルキルホスホニウム、トリアルキルホスホニウム等のモノホスホニウムであるものが好ましいものとして挙げられる。
【００５６】
特に、カチオンがフッ素置換体のアニリウム、塩素置換体、具体的には置換位置任意のジクロロアニリニウムや、置換位置任意のトリクロロアニリニウム、ジフェニルアンモニウム、トリアリールアンモニムである前記一般式（１）で表される有機オニウム塩が好ましく、より好ましいものとしては以下に構造を示すものが挙げられる。
【００５７】
【化１３】
ここで、ＴＰＰ−Ｔはトリフェニルホスホニウムトルフルオロメタンスルホネート、ＴＰＰ−Ｓはトリフェニルホスホニウムハイドロジェンサルフェート、ＰＦＰＡＴはペンタフルオロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，４−ＤＣＡ−Ｔは２，４−ジクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，５−ＤＣＡ−Ｔは２，５−ジクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、２，４，６−ＤＣＡ−Ｔは２，４，６−トリクロロフェニルアンモニウムトルフルオロメタンスルホネート、ＤＰＡＴはジフェニルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネート、ＤＰＡ−Ｓはジフェニルアンモニウムハイドロジェンサルフェートの略号である。
【００５８】
次に、前記一般式（２）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（２）で表される有機オニウム塩として、そのＱが単結合または無置換の炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であるものが好ましい。
【００５９】
前記一般式（２）におけるＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧの好ましい基は、前記一般式（１）におけるＲＡ、ＲＢ、およびＲＣについて示したものと同様である。ただし、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が水素原子でなく環を形成する場合の、環状構造としては、前記一般式（１）に関して示したピロリジン環等のほか、１，３−ジアダマンタン環なども含まれる。
【００６０】
前記一般式（２）におけるＸ’−、およびＸ’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００６１】
前記一般式（２）で表される有機オニウム塩として特に好ましくは、以下に示すものが挙げられる。
【００６２】
【化１４】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
【００６３】
次に、前記一般式（３）で表される有機オニウム塩について述べる。
なお、本発明の製造方法において用いられる前記一般式（３）〜（４）の有機オニウム塩の構造に関して、「無置換もしくは置換基を有する」という場合の“置換基”とは、無置換の炭素原子数１〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、無置換の炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、無置換の炭素原子数２〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアルキニル基、無置換の炭素数４〜１２のシクロアルキル基、無置換の炭素原子数７〜２０の直鎖状もしくは分岐状のアラルキル基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、チオシアノ基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、アミノ基よりなる群から選ばれる１種類以上を指し、「炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基」のように言う場合、該炭素数は置換基が有する炭素原子も含むものである。
【００６４】
前記一般式（３）におけるＸ’’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００６５】
前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、その［Ｈｅｔ］＋Ｈが、
【００６６】
【化１５】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）よりなる群から選ばれる少なくとも１種であるものが好ましく、具体例として、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピラジニウム、ピリミジニウム、ピラゾリウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、イソオキサゾリウムなどの含窒素の単環又は縮合環化合物を挙げることができる。これら含窒素芳香族複素環化合物にはアルキル基、アラルキル基、ハロゲン基、アルコキシ基などの置換基が結合していても良い。
【００６７】
前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、その［Ｈｅｔ］＋Ｈが、
【００６８】
【化１６】
【００６９】
【化１７】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種であるとより好ましく、かつＸ’’’−が炭素数１〜６のパーフルオロアルキルスルホン酸イオンであると一層好ましい。更に言うと、前記一般式（３）で表される有機オニウム塩としては、
【００７０】
【化１８】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種が特に好ましい。
【００７１】
次に、前記一般式（４）で表される有機オニウム塩について述べる。
前記一般式（４）におけるＱ’の好ましいものは前記一般式（２）おけるＱについて示したものと同様である。
【００７２】
前記一般式（４）におけるＸ’’’’−およびＸ’’’’’−の好ましいものは前記一般式（１）におけるＸ−について示したものと同様である。
【００７３】
前記一般式（４）の有機オニウム塩は、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）が、
【００７４】
【化１９】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。好ましいものの具体例としては、２，２’−ビピリジニウム、４，４’ −ビピリジニウム、５，５’−ジメチル−２，２’−ビピリジニウム、が挙げられる。また、ビスホスホニウムも好ましいものとして挙げることができる。
【００７５】
更に言うと、前記一般式（４）で表される有機オニウム塩としては、
【００７６】
【化２０】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種が特に好ましい。
【００７７】
以下の説明において、特に断らない限り、前記の化学式（５）から（９）のスルホン酸塩は、それぞれ、ピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、５，５’−ジメチル−２，２’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、２，２’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、４，４’−ビスピリジニウムトリフルオロメタンスルホネートであり、それぞれ、ＰｙＨ−Ｔ、Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ、５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ、２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ、４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔと略するものとする。
【００７８】
前記の一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩は、乳酸オリゴマーを解重合・環化してラクチドを生成させる際の条件で充分な安定性を有するが、前記一般式（５）〜（９）の有機オニウム塩は、特に耐熱性に優れているので、反応温度をより高くすることできる。
【００７９】
前記一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩の製造方法としては、カチオン成分の含窒素化合物または含リン化合物と、Ｘ−等のアニオン成分となるスルホン酸類とを反応させる方法が簡便である。前記一般式（７）、（８）および（９）の有機オニウム塩について具体的に言うと、前記一般式(７）の有機オニウム塩は５，５’-ジメチル-２，２’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８０】
また、前記一般式(８）の有機オニウム塩は２，２’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８１】
更に、前記一般式(９）の有機オニウム塩は４，４’-ビピリジンを塩化メチレンに溶かし、２当量のトリフルオロメタンスルホン酸を加えて中和反応させた後、ジエチルエーテルを加えて再結晶させることで得られる。
【００８２】
前記一般式(８）の有機オニウム塩の合成法については、“Barbara Milani, Anna Anzilutti, Lidia Vicentini, Andrea Sessanta o Santi, Ennio Zangrando, Silvano Geremia, and Giovanni Mestroni Organometallics 1997, 16, 5064-5075”に詳細が示されている。
【００８３】
本発明の製造方法における有機オニウム塩の使用量は、乳酸オリゴマー基準の触媒濃度が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。０．０１ｍｏｌ％より少ないとラクチド収率上、不十分となる傾向があり、また、１０ｍｏｌ％を越えてもその効果はほとんど変わらないからである。
【００８４】
なお本発明において、“乳酸オリゴマー基準の触媒濃度”とは、乳酸オリゴマーの質量を乳酸残基（−Ｏ−ＣＨ（ＣＨ３）−Ｃ（＝Ｏ）−）の式量の７２で割って求めた乳酸残基のモル量に対する有機オニウム塩のモル量の割合（有機オニウム塩／乳酸残基）を言う。“ポリ乳酸基準の触媒濃度”や“ラクチド残渣基準の触媒濃度”という場合も同様である。
【００８５】
＜解重合・環化＞
本発明の製造方法においては、平均重合度が３〜１００の範囲にある乳酸オリゴマーを用いることが好ましい。平均重合度が３より小さい乳酸オリゴマーを用いると、ラクチド生成の前に低分子量オリゴ乳酸が留出し易い傾向にあり、平均重合度が１００より大きい乳酸オリゴマーを用いると、加熱時に解重合・環化よりも重縮合が優先的に進行するらしくラクチドの収率が低下するからである。ここで、平均重合度は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル測定により測定することができ、特に断らない限り、本明細書中では、得られた数平均重合度を平均重合度という。本発明の製造方法において用いられる乳酸オリゴマーは平均重合度が３〜５０のものであるとより好ましく、平均重合度が６〜１５のものを用いると更に好ましい。
【００８６】
本発明の製造方法の解重合・環化において、減圧下とは、大気圧（１０１．３ｋＰａ）より低い圧力であればよく、好ましくは０．０１３〜１．３ｋＰａ、より好ましくは０．１３３〜０．５３３ｋＰａである。
【００８７】
本発明の製造方法において、解重合・環化を行う温度としては１４０〜２００℃が好ましく、１６０〜１８０℃が更に好ましい。加熱温度が１４０℃よりも低いと解重合・環化が進行しにくく、２００℃よりも高いと副反応が惹起し易くなり好ましくないからである。
【００８８】
本発明の製造方法において、解重合・環化を行う反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【００８９】
また、本発明の製造方法における、乳酸オリゴマーの解重合・環化は、溶媒を用いても又は無溶媒で行ってもよい。なお、特に断らない限り、本発明において「無溶媒」とは、脱水縮合反応により生じる水を共沸除去するための溶媒を添加しない反応条件を意味する。
【００９０】
なお、本発明の製造方法において、前記の有機オニウム塩に加えて、本発明の効果を損なわない程度に、スズ化合物など公知の金属化合物触媒を併用することも可能である。
【００９１】
＜乳酸オリゴマー＞
本発明の製造方法において、原料の乳酸オリゴマーとしては、公知の方法によって製造されたものを使用できる。例えば、乳酸を直接脱水縮合して得られた乳酸オリゴマーが代表的なものとして挙げられる。その場合、乳酸を直接脱水縮合して乳酸オリゴマーを生成させた反応混合物のまま、本発明の製造方法において原料として用いてもよく、また、乳酸オリゴマーを反応混合物から分離・精製してから用いても良い。
【００９２】
高性能のポリ乳酸を得るためには高純度のラクチドが必要であり、高純度のラクチドを得るためには、乳酸オリゴマーの原料となるＤ−乳酸またはＬ−乳酸には光学純度の高いものを用いることが好ましい。
【００９３】
なお、ここで、光学純度とは、Ｄ−乳酸またはＬ−乳酸のいずれか多い方の量から少ない方の量を差し引き、全体の量で割った値で表すことができる。例えば、Ｌ−乳酸量を「Ｌ」、Ｄ−乳酸量を「Ｄ」とし、Ｌ−乳酸量が過剰な場合、光学純度は以下の式で表される。
光学純度（％ｅ．ｅ．）＝[（Ｌ−Ｄ）／（Ｌ＋Ｄ）]×１００
【００９４】
Ｄ−乳酸またはＬ−乳酸の光学純度は、高速液体クロマトグラフ法（ＨＰＬＣ法）を用いて、乳酸のＤ／Ｌ体のピーク面積比から算出することができる。
【００９５】
本発明において、乳酸オリゴマーの原料として用いられる光学活性乳酸、つまりＤ−乳酸またはＬ−乳酸は、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上のものがより好ましく、９９．５％ｅ．ｅ．以上のものが更に好ましい。
【００９６】
また、本発明の製造方法において、勿論、ラクチドを開環重合して得た乳酸オリゴマーを原料として用いても良い。
【００９７】
前述のように乳酸オリゴマーの重合度が高すぎると、これを前記の有機オニウム塩とともに、減圧下に加熱しても、解重合・環化よりも脱水重縮合が優先的に進行し易くなるので、前記のとおり、乳酸オリゴマーの重合度が、好ましくは１００以下、より好ましくは５０以下、特に好ましくは１５以下、かつ好ましくは３以上、より好ましくは６以上となるように乳酸の直接脱水重縮合の条件を選択することが好ましい。
【００９８】
乳酸を直接脱水重縮合させる際の圧力としては、２．５〜９．３ｋＰａであると好ましく、４．０〜６．７ｋＰａであるとより好ましい。圧力が９．３ｋＰａより高いと水が留出しにくい場合がある。また、より低圧とする方が反応温度を低くできるので好ましいが、２．５ｋＰａよりも低くすると高真空装置が必要となる上に、配管に詰まりが生じる等の問題が発生し易くなることがある。
【００９９】
乳酸の直接脱水重縮合の温度としては、１２０〜１６０℃が好ましく、１３０〜１５０℃であるとより好ましい。直接脱水重縮合の温度が１２０℃より低いと脱水縮合が進行しにくいことがあり、１６０℃より高いと重合度が高くなりすぎることがある。
【０１００】
乳酸の直接脱水重縮合の反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【０１０１】
乳酸を直接脱水重縮合して乳酸オリゴマーを得る際、溶媒を用いることなく乳酸と重縮合触媒との混合物のみで反応を行っても良く、脱水重縮合反応による生じる水を共沸除去するための溶媒を添加してもよい。そのような溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレン等が使用でき、その使用量は操作性の観点から、乳酸に対して１〜３倍（容量）程度が好ましい。
【０１０２】
乳酸を直接脱水重縮合して乳酸オリゴマーを得る際の重縮合触媒としては、オクチル酸スズに代表される金属化合物触媒など公知のものを使用することができるが、前記一般式（１）〜（４）に示した有機オニウム塩の少なくとも１種類を用いると、乳酸オリゴマーの単離や金属化合物触媒の除去をすることなくラクチド製造の原料とすることができるので好ましい。直接脱水重縮合における重縮合触媒の使用量としては、乳酸に対する重縮合触媒の濃度（重縮合触媒／乳酸）が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。
【０１０３】
また、本発明の製造方法において、原料の乳酸オリゴマーとしては、乳酸オリゴマーを解重合・環化させた反応物からラクチドを分離した残渣（以下、ラクチド残渣と称する場合がある）に乳酸および／または水を加えて加熱することにより、再生されたものを用いてもよい。該ラクチド残渣中には、重合度が高めの乳酸オリゴマーや、ポリ乳酸が含まれており、乳酸により加酸分解、および／または水による加水分解が起こって低分子量化が進むことにより、ラクチドの原料として好適な乳酸オリゴマーが再生される。
【０１０４】
更に、本発明の製造方法において原料として用いられる乳酸オリゴマーとしては、ポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、再生されたものを用いてもよい（以下、ラクチド残渣やポリ乳酸から再生された乳酸オリゴマーを再生乳酸オリゴマーと称することがある）。この場合のポリ乳酸としては、前記のラクチド残渣から単離されたものでも良く、重縮合反応の際の品質外れ品でも良く、ポリ乳酸を紡糸や成形する際に生じた成形屑でも良く、また、ポリ乳酸製品として販売され、使用後に廃棄されたものを回収して異物や他素材を除去したものでも良い。ポリ乳酸やラクチド残渣から乳酸オリゴマーを再生させる際に用いる乳酸および／または水としては、乳酸水溶液が好ましい。予め乳酸水溶液を調製してポリ乳酸やラクチド残渣と混合しても良く、乳酸と水とを別々に混合しても良い。
【０１０５】
前記のように、ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させ、これを解重合・環化してラクチドを生成させるにおいて、ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ前記式にて定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上であることが好ましい。
【０１０６】
なお、本発明においては、便宜上、平均重合度が１００超過のものをポリ乳酸と称し、３以上１００以下のものを乳酸オリゴマーと称し、非環状の２量体をダイマーと称する。前記のポリ乳酸の平均重合度について特に上限は特に無いが、あまり平均重合度が高いと加酸分解が進みにくいので、平均重合度は７０００以下であると好ましく、５０００以下であるとより好ましく、１０００以下であると更に好ましい。
【０１０７】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の温度としては、１００℃以上２００℃以下の温度が好ましく、１２０℃以上１６０℃以下であるとより好ましい。
【０１０８】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の圧力としては、特に制限は無いが、０．０９６〜０．１０６ＭＰａの大気圧雰囲気または０．１０６ＭＰａ超過の加圧雰囲気が好ましい。加圧雰囲気で乳酸オリゴマーを再生させる際の圧力の上限としては５ＭＰａ以下が好ましく、１ＭＰａ以下であると好ましい。
【０１０９】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の反応時間としては、生産性の面からは短い方が好ましいが、充分に反応を行う必要があるので、０．５〜７５時間であると好ましく、１〜３５時間であるとより好ましく、２〜１０時間であると更に好ましい。
【０１１０】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の、ラクチド残渣やポリ乳酸に対する乳酸および／または水の量は、１００質量部のラクチド残渣やポリ乳酸に対して１０質量部以上２５００質量部以下であると好ましく、２５質量部以上１０００質量部以下であると更に好ましい。なお、本発明の製造方法において、乳酸および／または水としては乳酸水溶液が好ましい。乳酸水溶液は、乳酸と水の合計を１００質量％とした場合、乳酸の濃度が０質量％超〜１００質量％未満のものであり、乳酸の濃度が５０質量％以上〜９９質量％以下であると好ましく、８０質量％以上〜９５質量％以下であるとより好ましい。
【０１１１】
また、本発明の製造方法において用いる、乳酸および／または水は、乳酸と水のほか、乳酸オリゴマーの再生を阻害するなどの本発明の目的に支障を来たすものではない他の成分を含んでもよい。
【０１１２】
ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際、無触媒で反応を行っても良く、オクチル酸スズに代表される金属化合物触媒を加酸分解触媒として使用しても良いが、前記一般式（１）〜（４）に示した有機オニウム塩の少なくとも１種類を加酸分解触媒として用いると、乳酸オリゴマーの単離や金属化合物触媒の除去をすることなくラクチド製造の原料とすることができるので好ましい。ラクチド残渣やポリ乳酸に乳酸および／または水を加えて、加熱することにより、乳酸オリゴマーを再生させる際の加水分解触媒の使用量としては、ラクチド残渣またはポリ乳酸基準の触媒濃度が０．０１〜１０ｍｏｌ％であると好ましく、０．１〜５ｍｏｌ％であると更に好ましく、０．２〜２ｍｏｌ％であると特に好ましい。
【０１１３】
＜製造プロセス＞
以上の記載より明らかなように、本発明のラクチド製造方法では、乳酸を重縮合させて乳酸オリゴマーを製造し、該乳酸オリゴマーを解重合・環化させてラクチドを生成させ、該解重合・環化反応物から該ラクチドを分離した残渣に、乳酸および／または水を加えて加酸分解および／または加水分解して乳酸オリゴマーを再生させ、これをまた解重合・環化させるというプロセスを、前記の有機オニウム塩を用いて行うことができる。有機オニウム塩の量は、該プロセスにおいて適宜追加で添加することも可能であり、反応混合物をプロセス外にパージすることなどにより減らすことも可能である。該プロセスを構成する各反応器はバッチ式、セミバッチ式、連続式のいずれでも良く、乳酸の重縮合や乳酸オリゴマーの解重合・環化用の装置として公知のものを採用することができる。
【０１１４】
＜ラクチド＞
本発明のラクチド製造方法では極めて高純度のラクチドを得ることができる。
例えば、１００％ｅ．ｅ．のＬ−乳酸を用いて得たオリゴマーを原料として用いても、解重合・環化の条件が不適切であると、Ｌ−乳酸の環状二量体であるＬＬ−ラクチドのほかに、まずメソラクチド（ＤＬ−ラクチド）が生成し、さらにＤＤ−ラクチドも生成する。
【０１１５】
【化２１】
【０１１６】
当然、１００％ｅ．ｅ．のＤ−乳酸を用いて得たオリゴマーを原料として用いても、解重合・環化の条件が不適切であると、Ｄ−乳酸の環状二量体であるＤＤ−ラクチドのほかに、まずメソラクチド（ＤＬ−ラクチド）が生成し、さらにＬＬ−ラクチドも生成することが知られている。
【０１１７】
よって、あるラクチド試料について、そのうちのある光学活性ラクチド、つまりＬＬ−体またはＤＤ体のいずれかについての純度を正式に表現するためには、下記式（Ａ）で表される、対象の光学活性ラクチドがＬＬ‐ラクチド、メソラクチド、およびＤＤ‐ラクチドの合計量において占める割合（光学活性ラクチド選択率）のような指標が必要となる。なお、下記式（Ａ）において、質量をすべてモル量に置き換えて算出してもよい。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【０１１８】
前記のような高い光学純度の乳酸を原料として、本発明の製造方法によって得られるラクチドについて、ラクチドの１Ｈ−または１３Ｃ−ＮＭＲ分析により、光学活性ラクチド類（ＬＬ‐ラクチドとＤＤ‐ラクチドの双方を指す）とメソラクチドの存在比を定量し、以下の式（Ｂ）によって求められるメソ体率が１％以下の場合は、光学活性ラクチドは全量、原料として用いた光学活性な乳酸の環状二量体、つまり光学純度が１００％ｅ．ｅ．のラクチドであり、前記の式（Ａ）は以下の式（Ａ’）のように簡略化できる。
メソ体率［％］＝｛メソラクチドのピークの積分値／（光学活性ラクチド類のピークの積分値＋メソラクチドのピークの積分値）｝×１００ （Ｂ）
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００≒１００−メソ体率 （Ａ’）
【０１１９】
例えば、Ｌ−乳酸オリゴマーを原料として本発明の製造方法によりＬＬ‐ラクチドを製造した場合の、ＬＬ‐ラクチド、メソラクチド、およびＤＤ‐ラクチドの合計量に対するＬＬ‐ラクチドの割合（ＬＬ‐ラクチド選択率と称する）は、以下の式（Ｃ）で表される。当然、下記の式（Ｃ）において、質量をすべてモル量に置き換えて算出してもよい。
【０１２０】
ＬＬ‐ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチド質量＋メソラクチド質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００≒１００−メソ体率 （Ｃ）
【０１２１】
前述の特許文献２や特許文献４にも光学純度が１００％ｅ．ｅ．またはそれに近い光学活性ラクチドが得られる製法が開示されているが、特許文献４の実施例記載からも明らかなように、当該方法で得られる光学活性ラクチドには最低でも２〜３％程度のメソラクチドが混入しており、高耐熱性のポリ乳酸を得るためには、更に精製を行い、メソラクチドを分離することが必要であった。
【０１２２】
本発明の製造方法では、前記のメソ体率、つまりメソラクチドの混入率が１％以下であり、光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものが得られ、更に光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上の高純度の光学活性ラクチドが得られるため、前記のようなラクチドの精製工程を省略または簡素化することが可能である。前記のとおり、ラクチド法によるポリ乳酸製造には製造プロセスが長く、これが高コストの原因となっているので、本発明のラクチド製造方法による製造プロセスの短縮は極めて重要な意義を持つものである。
【０１２３】
本発明の製造方法によって得られたラクチドを開環重合して高分子量のポリ乳酸を得る方法や装置、プロセスについては公知のものを使用できる。
【０１２４】
なお、本発明のラクチド製造方法は、グリコール酸の環状二量体であるグリコリドの製造に応用が可能である。つまり、前記のラクチドの製造方法において、光学活性に関するものは除き、乳酸をグリコール酸、乳酸オリゴマーをグリコール酸オリゴマー、ラクチドをグリコリド、そしてポリ乳酸をポリグリコール酸に置き換えると、前記一般式（１）〜（４）の有機オニウム塩を用いることにより、前述のようなオクチル酸スズなどの金属化合物触媒を用いる場合の課題が解決されたグリコリドの製造方法の発明となる。
【実施例】
【０１２５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の改良及び変形が可能である。
【０１２６】
本実施例にて行った分析および物性測定の方法、使用した原料について以下のとおり示す。
【０１２７】
１）ラクチドのメソ体率およびＬＬ−ラクチド選択率
標準化合物としてテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を０．０３ｖｏｌ％含むＣＤＣ１３溶媒に試料を溶解し、ブルカーＤＲＸ５００（５００ＭＨｚ）ＮＭＲスペクトロメーター（ブルカー社製）を使用して、１Ｈ−ｈｏｍｏｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ＮＭＲ測定を行い、１．６６ｐｐｍと１．７７ｐｐｍの積分値から下記式（Ｄ）により、メソ体率を求め、更に下記式（Ｅ）にてメソ体率からＬＬ-ラクチド選択率を求めた。
メソ体率［％］＝（１．７７ｐｐｍの積分値）／｛（１．６６ｐｐｍの積分値）＋（１．７７ｐｐｍの積分値）｝×１００ （Ｄ）
ＬＬ-ラクチド選択率［％］＝１００−メソ体率 （Ｅ）
【０１２８】
２）乳酸オリゴマーおよびポリ乳酸の平均重合度
標準化合物としてテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を０．０３ｖｏｌ％含むＣＤＣ１３溶媒に試料を溶解し、ブルカーＤＲＸ５００（５００ＭＨｚ）ＮＭＲスペクトロメーター（ブルカー社製）を使用して、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル測定を行い、ＯＨ末端側のＣＨ（δ４．３）と内部ＣＨ（δ５．２）の面積比から算出した。
【０１２９】
３）有機オニウム塩の熱分解温度測定
テキサスインスツルメンツ社製の熱重量測定装置を用いて、空気中にて試料を室温から６００℃に、昇温速度１０℃／分にて昇温した際の５％質量減少温度を熱分解温度とした。
【０１３０】
４）Ｌ−乳酸の光学純度
本実施例において用いた９０質量％（以下、９０ｗｔ％と略記する）のＬ−乳酸水溶液は、Ｌ乳酸の光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上のものである。ＨＰＬＣ法による光学純度の測定条件を以下に示す。
測定条件：
カラム：ＳＵＭＩＣＨＩＲＡＬ ＯＡ−５０００（４．５ｍｍφ×１５ｃｍ、住化分析センター）
カラムオーブン温度：４０℃
移動相：１ｍＭＣｕＳＯ４水溶液
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
測定時間：３０分
オーブン：Ｓｈｏｄｅｘ Ｏｖｅｎ ＡＯ−３０
ポンプ：Ｓｈｏｄｅｘ ＤＳ−４
検出器：Ｓｈｏｄｅｘ ＵＶ−４１（測定波長２５４ｎｍ）
【０１３１】
５）ＰｙＨ−Ｔ触媒
本実施例において用いたＰｙＨ−Ｔ触媒は、東京化成株式会社製の製品コードＰ１６２７を用いた。
【０１３２】
[有機オニウム塩の合成]
合成例１（ＴＰＰ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬにトリフェニルホスフィン（和光純薬社製）２．３ｇを溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸０．９ｍｌを少しずつ滴下した。塩化メチレン／ジエチルエーテル／ヘキサン＝２／２／１の溶媒から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥して、収率７８．９％にて、以下に示すＰＰ−Ｔ触媒を得た。ＴＰＰ−Ｔ触媒の熱分解温度は１７８℃であった。
参考文献：van der Akker, M. Jellinek, Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 1967, 86, 275-288.
【０１３３】
【化２２】
【０１３４】
合成例２（ＴＰＰ−Ｓ触媒の合成）
塩化メチレン３０ｍＬにトリフェニルホスフィン２．６２ｇ(１０ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、撹拌しながら濃硫酸１．０ｍL(９．７ｍｍｏｌ)を少しずつ加えた。濃縮後、酢酸エチル３０ｍＬから析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、２．３１ｇの以下に示すＴＰＰ−Ｓ触媒を得た（収率６４％）。ＴＰＰ−Ｓ触媒の熱分解温度は１７３℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ119.02（d、Ｊ＝69.8Ｈｚ），129.9 (d,J=12.5), 134.4 (d,J=9.5), 134.6 (d, J=3.4 Hz)
31P NMR(CDCl3) δ20.89
【０１３５】
【化２３】
【０１３６】
合成例３（ＰｙＨ−Ｓ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン１５ｍＬにピリジン５．２ｇ（６５ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、撹拌しながら濃硫酸３．６ｍＬ（６５ｍｍｏｌ）を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ）から析出した結晶をろ過して減圧乾燥し、８ｇの以下に示すＰｙＨ‐Ｓ触媒を得た（収率６９．０％）。
13C NMR (CDCl3) δ127.34, 141.82, 146.43
【０１３７】
【化２４】
【０１３８】
合成例４（Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬにＮ-メチルイミダゾール４ｍＬ(５０．２ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬ(５３．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示すＭｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒を得た（収率 ９５．９％）。Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒の熱分解温度は２７６℃であった。
13C NMR (CD3COCD3) δ35.53, 119.88, 121.05(q,J=319.0), 123.49, 135.91
19F NMR(CD3COCD3) δ98.68
【０１３９】
【化２５】
【０１４０】
合成例５（５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに５，５’-ジメチル-２，２’-ビピリジン（和光純薬社製）９ｇ(４８ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸９ｍＬ(９６ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１１ｇの以下に示す５，５’−Ｍｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率４７．７％）。この５，５’−Ｍｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は２３５℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ18.04, 120.08(q,J=319.7), 122.28, 137.71, 143.19, 144.21, 145.88
19F NMR(CD3COCD3) δ98.68
【０１４１】
【化２６】
【０１４２】
合成例６ (２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の合成)
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに２，２’-ビピリジン（和光純薬社製）４．５ｇ(２８．８ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬ(５３．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示す２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率 ９５．９％）。２，２‘−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は２０８℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ119.95(q,J=319.0), 123.54, 127.20, 143.41, 145.71, 14.96
19F NMR(CDCl3) δ-78.75
【０１４３】
【化２７】
【０１４４】
合成例７ (４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔの合成)
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに４，４’-ビピリジン（和光純薬社製）４．５ｇを溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸５ｍＬを少しずつ滴下した。ジエチルエーテル（１５０ｍＬ）から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、１２ｇの以下に示す４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を得た（収率 ９３．７％）。この４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒の熱分解温度は３００℃であった。
13C NMR (CDCl3) δ120.75(q,J=320.0), 126.07, 126.33, 126.54, 143.72, 151.68
19F NMR(CD3COCD3) δ98.34
【０１４５】
【化２８】
【０１４６】
合成例８ (３−メチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−メチルピリジン３．０ｍＬ(３０．８ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｍＬ(３３．９ｍｍｏｌ）を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、７．２ｇの３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．７％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.95(dd,1H,J=6.1,1.7), 8.33(d,1H,J=8.0), 8.69(s,1H),
8.72(d,1H,J=6.1)
13C NMR (CDCl3)δ18.30, 122.72(q,J=319.0), 127.04, 138.77, 139.00, 140.97, 147.37
19F NMR(CDCl3) δ-78.64
m.p. 72.6-73.8℃
【０１４７】
合成例９ (３−クロロピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−クロロピリジン３．０ｍＬ(２６．８ｍｍｏｌ）を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｍＬ(３３．９ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、７．３ｇの３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．０％）。
1H NMR(CDCl3) δ8.11(dd,1H,J=5.8,2.7), 8.54(m,1H), 8.65(m,2H)
13C NMR (CDCl3) δ120.08(q,J=318.8),128.43(d.J=4.4), 135.60, 140.66(d,J=6.0),
141.11, 146.33(d,J=7.4)
19F NMR(CDCl3) δ-78.67
m.p. 103.0-105.2℃
【０１４８】
合成例１０ (３−フェニルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに３−フェニルピリジン３．０ｍＬ(２０．９ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸１．７ｍＬ(１９．２ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、４．８ｇの３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率８２．８％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.58(m,3H), 7.66(m,2H), 8.10(m,1H,), 8.66(m,1H), 8.92(m,1H),
9.08(t,1H,J=1.4)
13C NMR (CDCl3) δ120.29(q,J=319.0), 127.26, 127.48, 129.96, 130.70, 132.81,
139.59, 139.94, 141.29, 143.89
19F NMR(CDCl3) δ-78.39
m.p.63.5-64.0℃
【０１４９】
合成例１１ (４−フェニルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに４−フェニルピリジン３．０ｇ(１９．３ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸２．０ｍＬ(２２．６ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、５．７ｇの４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率９６．９％）。
1H NMR(CDCl3) δ7.63(m,3H), 8.82(m,2H), 8.21(d,2H,J=4.7), 8.89(d,2H,J=4.7)
13C NMR (CDCl3) δ120.29(q,J=319.0), 124.38, 127.83, 129.94, 132.36, 134.03,
141.64, 158.47
19F NMR(CDCl3) δ-78.41
m.p. 106.5-108.3℃
【０１５０】
合成例１２ (２，６−ジメチルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート（以下、２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔと略す。）の合成）
２００ｍＬナスフラスコ中で塩化メチレン２５ｍＬに２，６−ルチジン３．３ｍＬ(２８．０ｍｍｏｌ)を溶解し、氷冷、攪拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸２．５ｍＬ(２８．３ｍｍｏｌ)を少しずつ滴下した。ジエチルエーテル(１５０ｍＬ)から析出した結晶を吸引ろ過して減圧乾燥し、６．０ｇの２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を得た（収率８４．０％）。
1H NMR(CDCl3) δ2.88(s,6H),7.53(d,2H,J=7.8), 8.20(t,1H,J=7.8)
13C NMR (CDCl3) δ19.49, 122.80(q,J=319.4), 124.94, 127.20, 145.99, 153.84
19F NMR(CDCl3) δ-78.43
m.p. 68.2-71.0℃
【０１５１】
［製造例１−１］ ＴＰＰ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液５ｇ（Ｌ−乳酸正味量 ４．５ｇ）とＴＰＰ−Ｔ触媒１０４ｍｇ（触媒濃度 ０．５ｍｏｌ％）とを５０ｍＬ丸底フラスコ（反応用フラスコ）に入れ、クーゲルロール蒸留装置にセットして、４ｋＰａ、１３０℃にて、１２時間加熱し直接脱水重縮合を行った。その間に、冷却用ガラス球には、水および乳酸が留出した。反応終了後、反応用フラスコに残留した乳酸オリゴマーの質量は３．３ｇ（オリゴマー収率９２％）であり、その重合度は１６．５であった。結果を表１に示す。
【０１５２】
［製造例１−２〜１−４］ ＴＰＰ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
表１に示すとおりの圧力や反応時間とした以外は、製造例１−１と同様に操作を行った。結果を表１に示す。なお、製造例１−２では、留出物がやや多く、乳酸オリゴマーの収率は低下した。留出物は主に乳酸（６０〜７０％）とダイマー（２０〜３０％）であり、少量のラクチドも含まれていた（＜１０％）。
【０１５３】
［製造例１−５］ ＰｙＨ−Ｔ触媒による乳酸オリゴマーの製造（無溶媒）
ＴＰＰ−Ｔ触媒ではなくＰｙＨ−Ｔ触媒（触媒濃度 ０．５ｍｏｌ％）を用い、１３０℃、６．７ｋＰａで６時間反応させ、次いで１５０℃、６．７ｋＰａで３時間反応させた以外は製造例１−１と同様に操作を行った。結果を表１に示す。
【０１５４】
【表１】
【０１５５】
［実施例１−１］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−２の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、０．０１３ｋＰａに減圧して、１４０℃で６３時間、反応用フラスコ中の乳酸オリゴマーを加熱して解重合・環化させ、１．３５ｇのラクチドを冷却用ガラス球に溜出させた。乳酸オリゴマーに対する収率は、７４％であった（製造例１−２で使用したＬ−乳酸の量を基準とした収率は３７％）。このラクチドのメソ体率は１％以下であり、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。
【０１５６】
なお、フラスコに残留したラクチド残渣は０．４７ｇ（乳酸オリゴマーに対して２６％）であり、これをＮＭＲ測定したところ、平均重合度２７０以上のポリ乳酸であることが分かった。結果を表２に示す。
【０１５７】
［実施例１−２］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−３の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、実施例１−１と同様に操作を行った。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して６１％の量で、平均重合度３００以上のポリ乳酸であった。
【０１５８】
［実施例１−３］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
製造例１−１の反応終了後、冷却用ガラス球を取り替え、実施例１−１と同様に操作を行った。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して８３％、平均重合度８７０以上のポリ乳酸であった。
【０１５９】
［実施例１−４］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
トルエン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、ＴＰＰ−Ｔ触媒（０．５ｍｏｌ％）を用いて、大気圧雰囲気、トルエン還流条件にて１８時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度２５．３の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からトルエンを除去したのち、実施例１−１と同様の条件で反応させた。結果を表２に示す。ラクチド残渣は、乳酸オリゴマーに対して８０％、平均重合度８７４のポリ乳酸であった。
【０１６０】
［実施例１−５］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度９．０の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６１】
［実施例１−６］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度２２．０の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６２】
［実施例１−７］ ＴＰＰ−Ｔ触媒によるラクチドの製造
平均重合度１１５の乳酸オリゴマーを調製し、解重合・環化の反応時間を１９時間とした以外は実施例１−４と同様に操作を行った。結果を表２に示す。
【０１６３】
【表２】
【０１６４】
［実施例２−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝９）
キシレン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、大気圧雰囲気、キシレン還流条件で無触媒にて２４時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度９の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からキシレンを除去したのち、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒を加えクーゲルロール装置を用いて０．４ｋＰａ、１８０℃にて２０時間、乳酸オリゴマーの解重合・環化を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は５５％であった。結果を表３に示す。
【０１６５】
［実施例２−２］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝５０）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用いて平均重合度５０の乳酸オリゴマーを得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（乳酸オリゴマーの解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。乳酸オリゴマーに対する収率３３％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６６】
［実施例２−３］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの平均重合度＝７０）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用い、直接脱水重縮合の反応時間を３０時間とし、平均重合度７０の乳酸オリゴマーを得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（乳酸オリゴマーの解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。乳酸オリゴマーに対する収率２６％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６７】
［実施例２−４］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（乳酸オリゴマーの重合度＝２００）
Ｌ−乳酸の直接脱水重縮合において、溶媒としてトルエンを用い、触媒としてＴＰＰ−Ｔ触媒（Ｌ−乳酸に対して０．５ｍｏｌ％）を用い、直接脱水重縮合の反応時間を７２時間とし、重合度２００のポリ乳酸を得て、これを解重合・環化に用いた以外は実施例２−１と同様に操作を行った（ポリ乳酸の解重合・環化においてＰｙＨ−Ｔ触媒も使用した）。ポリ乳酸に対する収率１８％にてラクチドを得た。結果を表３に示す。
【０１６８】
【表３】
【０１６９】
［実施例３−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１８０℃）
９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液５．０ｇ、Ｌ−乳酸に対して１ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒、２５ｍＬのキシレンを５０ｍＬ丸底フラスコに入れ、キシレン還流条件にて、直接脱水重縮合を行った後、キシレンを除去して平均重合度１０．６の乳酸オリゴマーを得た。この乳酸オリゴマーをクーゲルロール装置を用いて、０．０１３ｋＰａ、１８０℃にて５時間、解重合・環化を行い、乳酸オリゴマーに対して収率５０％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７０】
［実施例３−２］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１６０℃）
解重合・環化を行う際の温度を１６０℃とした以外は実施例３−１と同様に操作を行い、乳酸オリゴマーに対して収率４６％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７１】
［実施例３−３］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（解重合・環化反応温度＝１４０℃）
解重合・環化を行う際の温度を１４０℃とした以外は実施例３−１と同様に操作を行い、乳酸オリゴマーに対して収率３０％にてラクチドを得た。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表４に示す。
【０１７２】
【表４】
【０１７３】
［実施例４−１］ ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
キシレン溶媒中、９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液を原料として、大気圧雰囲気、キシレン還流条件で無触媒にて２４時間、直接脱水重縮合を行い、平均重合度９の乳酸オリゴマーを得た。反応混合物からキシレンを除去したのち、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｔ触媒を加えクーゲルロール装置を用いて０．４ｋＰａ、１８０℃にて３時間、乳酸オリゴマーの解重合・環化を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は４２％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度９０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７４】
［実施例４−２］ ５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較））
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の５，５’−ｄｉＭｅ−２，２’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２３％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７５】
［実施例４−３］ ４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の４，４’−ＢｉＰｙ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２０％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２５の乳酸オリゴマーであった。
【０１７６】
［実施例４−４］ ＴＰＰ−Ｓ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＴＰＰ−Ｓ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は１８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２７の乳酸オリゴマーであった。
【０１７７】
［実施例４−５］ ＰｙＨ−Ｓ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＰｙＨ−Ｓ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２５％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度８３の乳酸オリゴマーであった。
【０１７８】
［実施例４−６］ Ｍｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のＭｅ−Ｉｍｉｄ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３１％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度６０の乳酸オリゴマーであった。
【０１７９】
［実施例４−７］ ３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｍｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は２８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度８３の乳酸オリゴマーであった。
【０１８０】
［実施例４−８］ ３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｃｌ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３９％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度９０の乳酸オリゴマーであった。
【０１８１】
［実施例４−９］ ３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の３−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３７％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度４４の乳酸オリゴマーであった。
【０１８２】
［実施例４−１０］ ４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の４−Ｐｈ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は３８％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度４２の乳酸オリゴマーであった。
【０１８３】
［実施例４−１１］ ２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の２，６−ｄｉＭｅ−ＰｙＨ−Ｔ触媒を用いた以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は４１％であった。このラクチドのメソ体率は１％以下で、ＬＬ−ラクチド選択率は９９％以上であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度６５の乳酸オリゴマーであった。
【０１８４】
［比較例４−１］無触媒でのラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒を用いなかった以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は１２％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２２の乳酸オリゴマーであった。
【０１８５】
［比較例４−２］塩化スズ（ＩＩ）触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％の塩化スズ（ＩＩ）触媒（ＳｎＣｌ２）を用いて、解重合・環化反応の時間を１時間にした以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は９２．２％であった。このラクチドのメソ体率は３．０％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度５８の乳酸オリゴマーであった。
【０１８６】
［比較例４−３］オクチル酸スズ（ＩＩ）触媒によるラクチドの製造（同反応条件における触媒活性の比較）
解重合・環化反応の触媒として、ＰｙＨ−Ｔ触媒の代わりに、乳酸オリゴマー基準で１．０ｍｏｌ％のオクチル酸スズ（ＩＩ）触媒（Ｓｎ（Ｏｃｔ）２）を用いて、解重合・環化反応の時間を１時間にした以外は実施例４−１と同様に操作を行い、ラクチドを得た。乳酸オリゴマーに対するラクチドの収率は７３．６％であった。このラクチドのメソ体率は３．２％であった。結果を表５に示す。なお、ラクチド残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度５０の乳酸オリゴマーであった。
【０１８７】
【表５】
【０１８８】
［実施例５］ 連続的なラクチド合成
１回目：９０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液４４ｇとＰｙＨ−Ｔ（１．０ｇ）を１００ｍＬフラスコに入れ、１５０℃、３．３ｋＰａで６時間反応させて平均重合度６の乳酸オリゴマー（３２ｇ）を得た。得られた乳酸オリゴマーを１６０℃、０．０６６〜０．１３ｋＰａの間の圧力で解重合・環化させるとラクチド（８．０ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣のＮＭＲ測定を行ったところ、平均重合度２０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１８９】
２回目：前記の重合度２０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１８．０ｇ）を加えて窒素雰囲気下、１３５℃で１５時間、更に、３．３ｋＰａに減圧し、１５０℃で３時間反応させて平均重合度６の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．２ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度４５の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１９０】
３回目：前記の重合度４５の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１７．３ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度６の乳酸オリゴマー（３２ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．１ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度３０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）であった。
【０１９１】
４回目：前記の重合度３０の乳酸オリゴマー（２３ｇ）に６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１７．３ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度７の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．６ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は、平均重合度３３の乳酸オリゴマー（２２ｇ）であった。
【０１９２】
５回目：前記の重合度３３の乳酸オリゴマー（２２ｇ）に、６０ｗｔ％のＬ−乳酸水溶液（１８．２ｇ)を加えて前記と同様の反応を行い、平均重合度７の乳酸オリゴマー（３１ｇ）を得た。この得られた乳酸オリゴマーを前記と同様の条件で解重合・環化させるとラクチド（７．７ｇ）が留出した。ラクチドを分離した残渣は平均重合度３２の乳酸オリゴマー（２２ｇ）であった。
【０１９３】
前記の結果を図２に示す。図２においては、オリゴマー総量を基準としたラクチド収率（ＯＬＡｂａｓｅ）と、２回目以降において、投入したＬ−乳酸を基準としたラクチド収率（ＬＡｂａｓｅ）を示した。また、得られたラクチドのメソ体率はいずれも１％以下、ＬＬ−ラクチド選択率はいずれも９９％以上であった。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明の製造方法は、高純度の光学活性ラクチドを効率良く製造することができ、ラクチド法によるポリ乳酸製造の生産性向上に極めて有効である。
【符号の説明】
【０１９５】
ＬＡ ｂａｓｅ： 各回において投入したＬ−乳酸の総量を基準としたラクチド収率
ＯＬＡ ｂａｓｅ： オリゴマー総量を基準としたラクチド収率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
一般式（１）
【化１】
（前記一般式（１）において、Ｚは窒素原子またはリン原子である。
前記一般式（１）において、ＲＡ、ＲＢ、およびＲＣは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＡ、ＲＢ、ＲＣのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（２）
【化２】
（前記一般式（２）において、Ｚ’およびＺ’’はそれぞれ独立に窒素原子またはリン原子であり、Ｑは単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（２）において、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（２）において、Ｘ’−およびＸ’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（３）
［Ｈｅｔ］＋Ｈ Ｘ’’’− （３）
（前記一般式（３）において、［Ｈｅｔ］は、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基を表し、また、前記一般式（３）において、Ｘ’’’−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（４）
【化３】
（前記一般式（４）において、［Ｈｅｔ’］およびは［Ｈｅｔ’’］、同一または異なってもよい、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基であり、［Ｈｅｔ’］と［Ｈｅｔ’’］が結合し環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ｑ’は単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（４）において、Ｘ’’’’−およびＸ’’’’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【請求項２】
前記一般式（１）の有機オニウム塩が、
【化４】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項３】
前記一般式（２）の有機オニウム塩が、
【化５】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項４】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【化６】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項５】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【化７】
【化８】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項６】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、
【化９】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項７】
前記一般式（４）の有機オニウム塩が、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）は、
【化１０】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項８】
前記一般式（４）の有機オニウム塩が、
【化１１】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項９】
乳酸オリゴマーの平均重合度が、３以上１００以下である請求項１〜８のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１０】
１４０〜２００℃の温度に加熱して解重合・環化を行う請求項１〜９のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１１】
乳酸オリゴマーが、光学純度９９％ｅ．ｅ．以上の光学活性乳酸を重縮合させたものである請求項１〜１０のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１２】
乳酸オリゴマーが、乳酸を、請求項１記載の一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して重縮合させたものである請求項１〜１１のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１３】
乳酸オリゴマーの解重合・環化反応物からラクチドを分離した残渣またはポリ乳酸に、乳酸および／または水を加えて、請求項１記載の一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して再生させたものを、解重合・環化の原料の乳酸オリゴマーとして用いることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１４】
ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ下記式（Ａ）で定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上である請求項１３に記載の製造方法。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【請求項１】
下記一般式（１）〜（４）からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に、乳酸オリゴマーを減圧雰囲気で加熱することにより解重合・環化させてラクチドを生成させることを特徴とするラクチドの製造方法。
一般式（１）
【化１】
（前記一般式（１）において、Ｚは窒素原子またはリン原子である。
前記一般式（１）において、ＲＡ、ＲＢ、およびＲＣは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＡ、ＲＢ、ＲＣのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（１）において、Ｘ−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（２）
【化２】
（前記一般式（２）において、Ｚ’およびＺ’’はそれぞれ独立に窒素原子またはリン原子であり、Ｑは単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（２）において、ＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧは、それぞれ独立して水素原子、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜２０の脂肪族炭化水素基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１８のアリール基、または無置換もしくは置換基を有する炭素数３〜２２の複素環基である。また、水素原子でないＲＤ、ＲＥ、ＲＦ、およびＲＧのうち２以上が非芳香族環を形成してもよく、その際、置換基を有していても良い。
前記一般式（２）において、Ｘ’−およびＸ’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（３）
［Ｈｅｔ］＋Ｈ Ｘ’’’− （３）
（前記一般式（３）において、［Ｈｅｔ］は、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基を表し、また、前記一般式（３）において、Ｘ’’’−は炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
一般式（４）
【化３】
（前記一般式（４）において、［Ｈｅｔ’］およびは［Ｈｅｔ’’］、同一または異なってもよい、炭素数３〜６５の無置換もしくは置換基を有する含窒素芳香族複素環基であり、［Ｈｅｔ’］と［Ｈｅｔ’’］が結合し環を形成していてもよい。
前記一般式（４）において、Ｑ’は単結合、無置換もしくは置換基を有する炭素原子数１〜１２の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数４〜１２のシクロアルキレン基、無置換もしくは置換基を有する炭素数６〜１２のアリーレン基、炭素数３〜１２の複素環基である。
前記一般式（４）において、Ｘ’’’’−およびＸ’’’’’−はそれぞれ独立に、炭素数１〜１８のアルキルスルホン酸イオン、炭素数６〜１８のアリールスルホン酸イオン、炭素数４〜１８の複素環スルホン酸イオン、炭素数１〜８のフッ化アルキルスルホン酸イオン、または硫酸水素イオンである。）
【請求項２】
前記一般式（１）の有機オニウム塩が、
【化４】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項３】
前記一般式（２）の有機オニウム塩が、
【化５】
（前記右側の一般式において、ｍおよびｎはそれぞれ独立に０〜４のいずれかである。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項４】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【化６】
（前記一般式において、Ｒ１〜Ｒ７はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項５】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、その［Ｈｅｔ］＋Ｈは、
【化７】
【化８】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項６】
前記一般式（３）の有機オニウム塩が、
【化９】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項７】
前記一般式（４）の有機オニウム塩が、その（［Ｈｅｔ’］＋Ｈ）−Ｑ’−（［Ｈｅｔ’’］＋Ｈ）は、
【化１０】
（前記一般式において、Ｒ１１〜Ｒ２２はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜９の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１０のアリール基、または炭素数３〜９の複素環基である。）
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項８】
前記一般式（４）の有機オニウム塩が、
【化１１】
よりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のラクチドの製造方法。
【請求項９】
乳酸オリゴマーの平均重合度が、３以上１００以下である請求項１〜８のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１０】
１４０〜２００℃の温度に加熱して解重合・環化を行う請求項１〜９のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１１】
乳酸オリゴマーが、光学純度９９％ｅ．ｅ．以上の光学活性乳酸を重縮合させたものである請求項１〜１０のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１２】
乳酸オリゴマーが、乳酸を、請求項１記載の一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して重縮合させたものである請求項１〜１１のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１３】
乳酸オリゴマーの解重合・環化反応物からラクチドを分離した残渣またはポリ乳酸に、乳酸および／または水を加えて、請求項１記載の一般式（１）〜（４）より選ばれる少なくとも１種の有機オニウム塩の存在下に加熱して再生させたものを、解重合・環化の原料の乳酸オリゴマーとして用いることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のラクチドの製造方法。
【請求項１４】
ラクチドが、メソラクチドの含有率１％以下、かつ下記式（Ａ）で定義される光学活性ラクチド選択率が９９％以上のものであり、乳酸が該光学活性ラクチドを構成する乳酸成分と同じ光学活性を示し、光学純度が９９％ｅ．ｅ．以上である請求項１３に記載の製造方法。
光学活性ラクチド選択率［％］＝（ＬＬ‐ラクチドまたはＤＤ‐ラクチドの質量）／（ＬＬ‐ラクチドの質量＋メソラクチドの質量＋ＤＤ‐ラクチドの質量）×１００ （Ａ）
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１４０３８３（Ｐ２０１２−１４０３８３Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９９（Ｐ２０１１−６９９）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（５０４２５５６８５）国立大学法人京都工芸繊維大学 (203)
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
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