(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-22
(45)【発行日】2024-04-01
(54)【発明の名称】吸収性ポリエステルを塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法
(51)【国際特許分類】
C08G 63/78 20060101AFI20240325BHJP
C08G 63/08 20060101ALI20240325BHJP
C08L 101/16 20060101ALN20240325BHJP
【FI】
C08G63/78
C08G63/08
C08L101/16 ZBP
(21)【出願番号】P 2021529869
(86)(22)【出願日】2019-10-17
(86)【国際出願番号】 EP2019078142
(87)【国際公開番号】W WO2020108844
(87)【国際公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-10-03
(32)【優先日】2018-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】519414848
【氏名又は名称】エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】Evonik Operations GmbH
【住所又は居所原語表記】Rellinghauser Strasse 1-11, 45128 Essen, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】マヌエル ザイベル
(72)【発明者】
【氏名】ヤン ヘンドリク シャトカ
(72)【発明者】
【氏名】イザベル ヴァール
(72)【発明者】
【氏名】アレナ-ダヴィナ マクス
(72)【発明者】
【氏名】エリーザベト グーラム
【審査官】内田 靖恵
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-065771(JP,A)
【文献】特開2005-306999(JP,A)
【文献】特開昭58-013624(JP,A)
【文献】特表2004-534136(JP,A)
【文献】特開2005-097361(JP,A)
【文献】特表2010-506965(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2004/0082755(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G63
C08L
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
生体吸収性ポリエステルを1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法であって、工程a)~g):
a)1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)前記モノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)前記重合触媒および前記鎖長調節剤の上部に、更なるモノマー粒状体を添加する工程、
d)前記容器を密閉する工程、
e)前記密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)前記ポリマーブロックを前記容器から取り出す工程、
g)前記ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、
前記容器が非撹拌容器であり、
工程b)およびc)を1回行うかまたは繰り返し、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行
い、
前記1つ以上のモノマーは、L-ラクチド、D-ラクチド、DL-ラクチド、メソラクチド、グリコリド、トリメチレンカーボネート(TMC)およびε-カプロラクトンからなる群から選択される環状モノマーの開環重合によって重合させることができるモノマーである、方法。
【請求項2】
a)100重量%の総量のうち10~90重量%、好ましくは20~80重量%の第1の量のモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)前記容器内の前記モノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)第2の量の1つ以上のモノマーのモノマー粒状体を、前記第1の量および前記第2の量が合計100重量%となるように前記容器に添加する工程であって、前記第2の量のモノマー粒状体が、工程a)のモノマー部分の上部の前記重合触媒および前記鎖長調節剤を覆う工程、
d)前記容器を密閉する工程、
e)前記密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)前記ポリマーブロックを前記容器から取り出す工程、
g)前記ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、前記容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行い、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、請求項1記載の方法。
【請求項3】
工程g)から得られるポリマー粒状体または粉末の残留モノマーを、CO
2抽出によって抽出する、請求項1または2記載の方法。
【請求項4】
前記生体吸収性ポリエステルが、0.5~8dl/gの範囲、好ましくは0.6~5dl/gの範囲の固有粘度IVを有する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】
前記生体吸収性ポリエステルが、ポリラクチドまたはポリグリコリドである、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
前記生体吸収性ポリエステルが、ポリ(L-ラクチド)、D-ラクチドとL-ラクチドとのコポリマー、L-ラクチドとDL-ラクチドとのコポリマー、ポリ(DL-ラクチド)、グリコリドとトリメチレンカーボネートとのコポリマー、ラクチドとグリコリドとのコポリマー、DL-ラクチドまたはL-ラクチドとグリコリドとのコポリマー、ラクチドとトリメチレンカーボネートとのコポリマー、およびラクチドとε-カプロラクトンとのコポリマーの群から選択される、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】
前記容器が、プラスチックまたは鋼を含む、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【請求項8】
前記容器が、ポリオレフィンを含む、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
前記容器が、ポリプロピレンを含む、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
【請求項10】
前記容器が、フッ素化または部分フッ素化ポリマーを含む、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
【請求項11】
前記容器の内容積が、50ml~10リットル、好ましくは250ml~2.5リットルである、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
前記容器の内容積が、500ml~1.2リットルである、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
【請求項13】
前記鎖長調節剤が、ドデカノールである、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
前記触媒が、2-エチルヘキサン酸スズ(II)である、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
【請求項15】
工程e)における前記重合反応を、50~170℃で5時間~15日間、好ましくは100~140℃で3~7日間、最も好ましくは110~130℃で4~6日間の反応時間および温度で行う、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体吸収性ポリエステルおよびその製造方法の分野にある。
【0002】
発明の概要
非常に高い分子量の生体吸収性または再吸収性ポリエステルは、通常は塊状重合によって製造される。欧州特許第1468035号明細書には、再吸収性ポリエステルを塊状重合によって製造する方法が開示されており、ここでは、反応成分を撹拌反応器内で融解させ、均質化した後、反応混合物を複数のより小容積の容器に移し、反応混合物をこれらの容器内で重合し、得られるポリエステルを容器から取り出すことによって単離する。
【0003】
欧州特許第1468035号明細書の好ましい方法は、以下の工程:
(a)モノマーを撹拌反応器内で融解させる工程;
(a1)触媒を添加する工程;
(a2)任意に鎖長調節剤を添加する工程;
(a3)撹拌器を用いて反応混合物を均質化する工程;
(b)反応混合物を管系によってより小型のプラスチック容器に移す工程;
(c)所望の重合反応度が達成されるまでプラスチック容器内で重合反応を行う工程;
(d)形成されるポリマーブロックをプラスチック容器から取り出す工程
を含む。
【0004】
工程a)~b)が複雑であり、重要であり、かつ時間がかかることが見出されている。特にGMP条件(適正製造基準)下で撹拌反応器を事前洗浄すること、不活性雰囲気を適用すること、反応器に充填すること、モノマーを融解させること、撹拌反応器に触媒を添加し、任意に鎖長調節剤を添加すること、および反応混合物を管系によってより小型のプラスチック容器に移すことは、多大な労力および技能を必要とする。したがって、吸収性ポリエステルを塊状重合によって粒状体または粉末として製造する簡易化された方法を提供する必要がある。
【0005】
驚くべきことに、(a)モノマーを撹拌反応器内で融解させる工程、特に撹拌器を用いて反応混合物を均質化する工程を省略し、(小型)非撹拌容器内の固体モノマー、触媒および鎖長調節剤の単純反応混合物に置き換えることができることが見出された。驚くべきことに、プロセス後に個々の容器における固有粘度(IV)の変動は、依然として製品規格内である。このため、重合プロセス中の熱変換による小型容器内での固体モノマー、触媒および鎖長調節剤の混合プロセスは、均一な重合反応にとって明らかに十分なようであり、これは全く予想外であった。提案される簡易化プロセスは、GMP条件下でのより容易な取扱いおよび汚染リスクの全体的低下をもたらす。この作業負荷の軽減は、経済的改善でもある。
【0006】
詳細な説明
上で論考したように、欧州特許第1468035号明細書とは異なり、驚くべきことに、(a)モノマーを撹拌反応器内で融解させる工程、特に撹拌器を用いて反応混合物を均質化する工程を省略し、非撹拌容器内の固体モノマー、触媒および鎖長調節剤の単純反応混合物に置き換えることができることが見出された。
【0007】
本願の例1および5から、重合触媒および鎖長調節剤を非撹拌容器においてモノマー粒状体の中央に置いた場合に最良の結果が達成されることが判る。所望のポリマー規格は、例1および5で達成される。
【0008】
本願の比較例2、3および4から、重合触媒および鎖長調節剤を非撹拌容器においてモノマー粒状体の上部に置いた場合にポリマー規格が達成されないことが判る。しかしながら、比較例4では、より高分子量のプレート状物の外観を除いて、他の点では均一なポリマー材料の範囲内で、ポリマー規格自体は達成される。これにより、重合触媒および鎖長調節剤をモノマー粒状体の上部に置かないが、中央または中心に置かない場合であっても、モノマー粒状体によって少なくとも包埋させるまたは覆う実施形態が得られる。
【0009】
最も合理的なアプローチは、重合触媒および鎖長調節剤の全量を一度に入れ、それを続いてモノマー粒状体に包埋させることのようである。しかしながら、別のアプローチでは、重合触媒および鎖長調節剤の全量を分割し、幾つかの小部分で順次添加することもできる。各小部分を、続いて層系が得られるようにモノマー粒状体の更なる部分で覆うことができる。
【0010】
本発明は、生体吸収性ポリエステルを1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法であって、工程a)~g):
a)1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)モノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)重合触媒および鎖長調節剤の上部に、更なるモノマー粒状体を添加する工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行うかまたは繰り返し、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、方法に関する。
【0011】
工程e)を除く全ての工程は、重合プロセスが開始または進行しない温度、好ましくは室温、例えば10~40℃または20~25℃の範囲で行う必要がある。
【0012】
生体吸収性ポリエステルを1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する好ましい方法は、以下の工程a)~g):
a)100重量%の総量のうち10~90重量%、好ましくは20~80重量%の第1の量のモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)容器内のモノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)第2の量の1つ以上のモノマーのモノマー粒状体を、第1の量および第2の量が合計100重量%となるように容器に添加する工程であって、第2の量のモノマー粒状体が、工程a)のモノマー部分の上部の重合触媒および鎖長調節剤を覆う工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~140℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行い、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う。
【0013】
工程e)を除く全ての工程を、重合プロセスが開始または進行しない10~40℃、好ましくは室温、例えば10~30℃または18~25℃の範囲で行うことができる。
【0014】
生体吸収性ポリエステル
「生体吸収性ポリエステル」の「生体吸収性」という用語は、好ましくは乳酸系ポリマーであり、人体または動物の身体への移植または注射後に、体液と接触して遅い加水分解反応でオリゴマーへと分解されるポリエステルを意味する。乳酸またはグリコール酸等の加水分解最終生成物は、二酸化炭素および水へと代謝される。「生体吸収性ポリエステル」という用語に対して置き換え可能な他のよく用いられる表現は、「吸収性ポリエステル」、「再吸収性ポリエステル」、「生分解性ポリエステル」または「吸着性ポリエステル」である。
【0015】
生体吸収性ポリエステルへと重合される好ましい1つ以上のモノマー(生体吸収性モノマー)は、生体吸収性であり、対応する環状モノマー、例えばL-ラクチド、D-ラクチド、DL-ラクチド、メソラクチド、グリコリド、トリメチレンカーボネート(TMC)およびε-カプロラクトンの開環重合によって重合させることができるモノマーである。
【0016】
ポリグリコリド、特にポリ(L-ラクチド)またはポリ(DL-ラクチド)の中から選択されるホモポリエステルが好ましい。
【0017】
生体吸収性ポリエステルは、ポリ(L-ラクチド)、D-ラクチドとL-ラクチドとのコポリマー、L-ラクチドとDL-ラクチドとのコポリマー、ポリ(DL-ラクチド)、グリコリドとトリメチレンカーボネートとのコポリマー、ラクチドとグリコリドとのコポリマー、DL-ラクチドまたはL-ラクチドとグリコリドとのコポリマー、ラクチドとトリメチレンカーボネートとのコポリマー、およびラクチドとε-カプロラクトンとのコポリマーの群から選択することができる。
【0018】
「高分子」ポリラクチドの一例は、3.25~4.34dL/gの固有粘度IV規格を有するポリ(L-ラクチド)である生体吸収性ポリエステルRESOMER(登録商標) L 210Sである。
【0019】
「中間分子量」ポリラクチドの一例は、1.45~2.04dL/gの固有粘度IV規格を有するポリ(L-ラクチド)である生体吸収性ポリエステルRESOMER(登録商標) L 207 Sである。
【0020】
低分子ポリラクチドの一例は、0.75~1.24dL/gの固有粘度IV規格を有するポリ(L-ラクチド)である生体吸収性ポリエステルRESOMER(登録商標) L 206 Sである。
【0021】
残留モノマー(REMO)の規格は、通常は全ての生体吸収性ポリエステルについて0.3重量%以下である。
【0022】
以下の群:様々な立体異性体ラクチドから得ることができるポリラクチド、特にL-ラクチドとDL-ラクチドとのコポリエステル、グリコリドまたはラクチドとトリメチレンカーボネートとのコポリエステル、ラクチド、特にDL-ラクチドまたはL-ラクチドとグリコリドとのコポリエステル、ラクチドとε-カプロラクトンとのコポリエステルから選択されるコポリエステルも好ましい。3つの異なる環状モノマーから得られるターポリマーも好ましい。
【0023】
プロセスの終了時に、生体吸収性ポリエステルのブロックを工程e)において粉砕して、粒状体または粉末とする。粒状体は、約0.5~3mmの範囲の平均粒度を有し得る。粉砕は、ミル粉砕装置によって行うことができる。
【0024】
塊状重合
ラクチドおよび関連ラクトンの開環重合のための多数の手法も従来技術から知られている。例えば、縮合重合、塊状重合、溶液重合および懸濁重合が記載されている(例えばJ. Nieuwenhuis, Clinical Materials, 10, 59 ‐ 67, 1992)。中でも、縮合重合および塊状重合が技術的に最も重要である。これら2つの手法の違いは反応温度である。縮合重合では全ての反応成分が融解状態であるが、塊状重合は、特定のモノマーおよびポリマーの融点間の温度で行われる。モノマー/ポリマーのタイプに応じて、塊状重合時の温度は、約50℃~170℃とすることができる。
【0025】
縮合重合に対する塊状重合の利点は、より低い反応温度である:より穏やかな温度のために、生じる副反応は大幅に少ない。重合時の副反応は、成長反応の連鎖停止を引き起こし、それによりポリマーの分子量を減少させることから有害である。したがって、非常に高い分子量の生体吸収性ポリエステルは、塊状重合によってのみ製造することができ、融解物中では製造することができない。縮合重合の高い反応温度は、得られるポリマーが幾らかの変色を有する恐れがあるという欠点も有する。高温で生じるこれらの不純物は、概してポリマーに結合しているため、その後の精製工程において生成物から除去することができない。人体内でのポリエステルの好ましい使用に関しては、あらゆる種類の汚染を回避することが有利である。
【0026】
低い反応温度の別の利点は、重合時のエステル交換の抑制であり得る。このようにして共重合時のモノマー配列の強いランダム化を防ぐことができる。個々のモノマーの異なる反応性のために、ブロック状配列を有するコポリマーを低温で製造することができる。
【0027】
特にポリ(L-ラクチド)に関しては、例えば米国特許第4,539,981号明細書および米国特許第4,550,449号明細書から、反応時間および温度、ならびに触媒および鎖長調節剤の濃度等の反応条件の適切な選択によって、塊状重合を反応生成物の分子量および反応速度の点で適切に制御し得ることが知られている。
【0028】
重合触媒
触媒または重合触媒は、重合プロセスを触媒する。大抵の場合、好ましくは開環重合プロセスであるモノマーの重合プロセスに触媒が効果を及ぼすことができるまでに50℃以上の最低温度が必要とされる。
【0029】
触媒はそのまま、または好ましくは不活性の生理学的に許容可能な希釈剤中の溶液として添加することができる。脂肪族または芳香族炭化水素、特にトルエンまたはキシレンが好ましい。
【0030】
触媒および任意の鎖長調節剤の性質に応じて、触媒を鎖長調節剤に溶解してもよい。
【0031】
好ましい触媒は、スズ化合物または亜鉛化合物であり、ハロゲン化スズ(II)、例えば塩化スズ(II)およびスズ(II)アルコキシド、例えばオクタン酸スズ(II)またはエチルヘキサン酸スズ(II)が最も特に好ましい。鎖長の調節のために使用される添加剤は、脂肪族アルコール、酸、ヒドロキシカルボン酸およびそのエステル、水またはオリゴマーラクチド等の化合物である。水、乳酸、オリゴマー乳酸、乳酸エチルまたはドデカノールが好ましい。
【0032】
好ましい触媒は、2-エチルヘキサン酸スズ(II)である。鎖長調節剤と触媒との好ましい組合せは、ドデカノールおよび2-エチルヘキサン酸スズ(II)である。
【0033】
プロセスにおいて、触媒は、反応速度を低く抑えることによって重合時の発熱を最小限に抑えるために、好ましくは低濃度で使用される。さらに、人体内でのポリエステルの使用に関しては少量の触媒の使用が有利である。スズ化合物の場合、好ましい濃度は、総モノマー重量に対して計算して、1~200重量ppm、最も好ましくは5~100重量ppm、特に10~50重量ppmである。
【0034】
鎖長調節剤
鎖長調節剤は、得られる生体吸収性ポリエステルの得られる分子量に影響を与えるために触媒と共に添加される。
【0035】
鎖長調節剤の好ましい濃度は、調節剤の構造およびポリマーの所望の分子量によって異なり、プロセスの開始時のモノマーの重量をベースとして500~8000重量ppmとすることができる。
【0036】
鎖長調節剤は、エタノールまたはドデカノール等の脂肪族アルコール、グリコールまたは乳酸等のヒドロキシカルボン酸から選択することができる。特にオリゴマー乳酸または水も好適であることが判明している。好ましい鎖長調節剤はドデカノールである。
【0037】
重合触媒および鎖長調節剤の所定量
重合触媒および鎖長調節剤の所定量は、総モノマー重量に対して計算して、1~200重量ppm、最も好ましくは5~100重量ppm、特に10~50重量ppmの重合触媒と、500~10000重量ppm、好ましくは500~1500重量ppmの鎖長調節剤との任意の組合せであり得る。
【0038】
不活性雰囲気
反応全体を通して、反応塊(reaction mass)上の空間を不活性無水ガスによって不活性とする。アルゴン、ヘリウムおよび窒素が好ましく、中でも窒素が特に好ましい。工程a)~e)は、不活性雰囲気下で行う。
【0039】
室温
工程e)を除く全てのプロセス工程は、重合プロセスが開始または進行しない約10~40℃、好ましくは室温、例えば10~30℃の範囲、好ましくは20~25℃の範囲で行うことができる。
【0040】
非撹拌容器
容器は、非撹拌容器である。非撹拌容器は、撹拌装置のないまたは撹拌機能(stirring)を備えていない容器である。容器は、原則として任意の形状とすることができ、好ましくは気密に密閉する手段を有し得る。典型的な容器は、スクリューキャップ用のねじ部を備える(基本的に)円筒状のボトルであり得る。(基本的に)円筒状の形は、円形であってもまたは角度がついていてもよい。ねじ部はスクリューキャップに嵌合し、これによりボトルを気密に密閉することができる。
【0041】
非撹拌容器は、プロセスに用いることができる反応温度で化学的におよび熱的に安定したプラスチックまたは鋼のような材料から作製することができる。プラスチック製の容器は、ポリオレフィン、ポリカーボネート、またはフッ素化および部分フッ素化プラスチックの中から選択することができる。ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレン(Teflon(登録商標))が好ましい。容器の内容積は、50ml~10リットルの範囲、好ましくは250ml~2.5リットルの範囲、最も好ましくは500ml~1.2リットルの範囲、特に約1リットルであり得る。
【0042】
好適な容器は、(基本的に)円筒状の形とすることができ、好ましくはスクリューキャップを備える容積1~2リットルの円筒ポリプロピレンボトルであり得る。ボトルである容器のそれぞれの容器の(基本的に)円筒状の部分の高さと、円筒部の直径との比率は、約1:1~5:1、好ましくは約2:1~4:1であり得る。典型的な(基本的に)円筒状の約1リットル容のボトルの寸法は、全高約20cmかつ直径約7cmであり得る。底面から上の円筒部は、約17cmの高さを有することができ、そこからボトルが先細になっていてもよく、最上部のスクリューキャップ用のねじ部で終端する(「基本的に円筒状の」形)。スクリューキャップによってボトルを気密に密閉することができる。大規模プロセスでは、通常は2個以上、特に複数、場合によっては10~20個の容器を本明細書に開示のものと同じプロセスに用いることができる。
【0043】
モノマーおよび反応温度
1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体、重合触媒および鎖長調節剤が反応混合物を形成する。
【0044】
反応は、概して約50℃~170℃の範囲、好ましくは約60℃および160℃の範囲、特に100℃~150℃の範囲の温度で行われる。好ましい(さらには特に好ましい)反応温度は、特定のモノマーまたはモノマー混合物によって異なる可能性があり、例えば、以下の通りであり得る:
L-ラクチド:105~150℃(110~130℃)
D-ラクチド:105~150℃(110~130℃)
DL-ラクチド:125~150℃(130~140℃)
メソラクチド:60~150℃(90~140℃)
L/DL-ラクチド:110~150℃(115~140℃)
L-ラクチド/TMC:105~150℃(110~140℃)
L-ラクチド/ε-カプロラクトン:105~150℃(110~130℃)
DL-ラクチド/TMC:110~150℃(110~130℃)
L-ラクチド/グリコリド:105~150℃(105~120℃)
DL-ラクチド/グリコリド:110~150℃(110~130℃)
グリコリド:130~170℃(140~170℃)
グリコリド/TMC:110~170℃(120~160℃)
【0045】
反応は、好ましくは等温で行われる。しかしながら、場合によっては、強い発熱反応を回避するためにより低温で開始し、反応の進行と共にモノマーの反応速度を上げるために温度を上昇させることが有利である。これは特に、トリメチレンカーボネートまたはε-カプロラクトン等の比較的反応性が低いモノマーに対する重合に当てはまる。
【0046】
反応時間
工程e)に必要とされる反応時間は、モノマーの反応性、選択される温度、および触媒の濃度、および必要とされる転化率によって異なる。5時間~最長15日間、好ましくは1~10日間、より好ましくは2~9日間、最も好ましくは3~15日間または3~7日間の反応時間が好ましい。
【0047】
所望の重合度
所望の重合度は、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーが容器の内部に形成された時点で達成される。ポリマーブロックの形状は、容器の形状に対応し、それぞれ反応混合物を充填した容器の内容積によって与えられる形状である。例えば基本的または主に円筒形のボトルを容器として使用する場合、ポリマーブロックは、基本的または主に円筒形となる。
【0048】
原則として、所望の重合度は、固体ポリマーブロックが形成され、使用されたモノマーのうち10重量%未満、好ましくは0~9重量%、最も好ましくは0.1~7重量%、特に0.2~5重量%がポリマー中に(残留モノマー(REMO)として)存在する場合にそれぞれ達成される。好ましくは、所望の重合度は、100~140℃で3~15日間または3~7日間、好ましくは3~7日間の反応時間の後に、好ましくは110~130℃で4~6日間の時点で達成され得る。
【0049】
固有粘度(IV)
本発明による方法によって製造されるポリエステルは、概して0.5~8dl/g、好ましくは0.6~5dl/gの範囲の平均固有粘度IV(ウベローデ粘度計、クロロホルム、0.1%、25℃)を有する。
【0050】
固有粘度(IV)は、好ましくはクロロホルムに溶解した0.1%のサンプル濃度を用いて25℃で0c型のウベローデ粘度計において決定される。
【0051】
プロセス工程
本発明は、生体吸収性ポリエステルを1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法であって、工程a)~g):
a)1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)モノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)重合触媒および鎖長調節剤の上部に、更なるモノマー粒状体を添加する工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行うかまたは繰り返し、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、方法に関する。
【0052】
好ましい方法は、生体吸収性ポリエステルを1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法であって、工程a)~g):
a)100重量%の総量のうち10~90重量%、好ましくは20~80重量%の第1の量のモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)容器内のモノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)第2の量の1つ以上のモノマーのモノマー粒状体を、第1の量および第2の量が合計100重量%となるように容器に添加する工程であって、第2の量のモノマー粒状体が、工程a)のモノマー部分の上部の重合触媒および鎖長調節剤を覆う工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行い、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、方法である。
【0053】
本発明は、工程a)~g)を含む、生体吸収性ポリエステルを塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法に関する:
【0054】
工程a)
工程a):1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体を非撹拌容器に充填する工程。
【0055】
工程a)では、モノマー粒状体の第1の部分を非撹拌容器に充填する。好ましくは、100重量%の総量のうち10~90重量%、好ましくは20~80重量%、より好ましくは30~70重量%、または最も好ましくは40~60重量%の第1の量のモノマー粒状体を容器に充填する。総量(100%)が例えば800gのモノマー粒状体である場合、工程a)において粒状体の第1の量を400g(50重量%)とすることができる。充填は不活性雰囲気下にて、好ましくは室温で(約10~40℃、例えば10~30℃の範囲、好ましくは20~25℃の範囲で)行う。通常は、初めに容器、例えばポリプロピレンボトルに不活性雰囲気、好ましくは窒素を重層する(overlaid)。次いで、通常は粒状体形態のモノマーを容器に充填する。工程a)では、容器の総内容積に応じて理論的に可能な充填容積の約40~80%の範囲で容器を充填する。好適な容器は、スクリューキャップを備える容積1~2リットルの円筒ポリプロピレンボトルであり得る。典型的な1リットル容円筒ボトルの寸法は、高さ約20cmおよび直径約7cmであり得る。円筒部が約17cmの高さで終端し、そこからボトルが先細になり、最上部のスクリューキャップ用のねじ部で終端するようにすることができる。スクリューキャップによってボトルを気密に密閉することができる。
【0056】
工程b)
工程b):非撹拌容器、好ましくは0.5~1.2リットル容ボトル内のモノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程。
【0057】
工程b)における添加は不活性雰囲気下にて、好ましくは室温で行われる。触媒および鎖長調節剤は、モノマーの所望の重合をもたらす(所定の)割合で添加される。添加される触媒の好適な割合は、モノマーの重量に対して1~200ppmであり得る。添加される鎖長調節剤の好適な割合は、モノマーの重量に対して約500~8000ppmであり得る。鎖長調節剤と触媒との好適な組合せは、ドデカノールおよび2-エチルヘキサン酸スズ(II)である。
【0058】
鎖長調節剤、例えば液体ドデカノールおよび固体触媒、例えば2-エチルヘキサン酸スズ(II)は、トルエン等の少量の溶媒に溶解してもよく、混合し、スクリューキャップ用の開口部を通してシリンジを用いてモノマー粒状体の上部、好ましくは中央に滴下注入することができる。例えば、円筒部の直径が約7cmの1リットル容ボトルでは、通常は注入添加される液体と容器の内壁との間に水平方向に約2~3cmの距離がある。例えば約800gのL-ラクチド等のモノマー粒状体について、2mlのトルエン中の0.6~0.7gの鎖長調節剤ドデカノールと0.040~0.045gの触媒2-エチルヘキサン酸スズ(II)との液体混合物が適切であり、約3mlの容積に含まれ得る。
【0059】
工程c)
工程c):重合触媒および鎖長調節剤が上部に既に存在しているモノマー粒状体の上部に、更なるモノマー粒状体を添加する工程。
【0060】
これにより、重合触媒および鎖長調節剤がモノマー粒状体によって覆われるまたは包埋されるようになる。重合触媒および鎖長調節剤の小部分のみを添加する場合、工程b)およびc)は、全量がモノマー粒状体内に入れられるまで繰り返すことができる。工程b)およびc)は、例えば1回、2回または3回繰り返すことができる。工程b)およびc)を繰り返すことの利点は、モノマー粒状体内の重合触媒および鎖長調節剤のさらに良好な分布である。
【0061】
工程b)およびc)を1回しか行わない場合、第2の量のモノマー粒状体を、第1の量および第2の量が合計100重量%となるように添加するが、第2の量のモノマー粒状体が、工程a)のモノマー部分の上部の重合触媒および鎖長調節剤を覆い、工程c)を工程a)およびb)と同様に不活性雰囲気下にて、好ましくは室温で行う。例えば総量800gのモノマー粒状体を重合させるものとし、工程a)で400gを容器に充填し、工程b)で鎖長調節剤および触媒を添加した場合、工程c)では残りの第2の量の400gのモノマー粒状体を添加する。この場合、鎖長調節剤および触媒は、モノマー粒状体の概ね中央に置かれる。
【0062】
工程d)
工程d)では、例えばスクリューキャップを用いて、例えばスクリューキャップをきつく閉めることによって非撹拌容器を密閉する。工程d)は不活性雰囲気下にて、好ましくは室温で行われる。
【0063】
工程e)
工程e)は不活性雰囲気下にて、好ましくは室温で行われる。「工程e)を不活性雰囲気下で行う」という用語は、以下のように理解されるものとする:工程a)~d)が既に不活性雰囲気下で行われている。工程d)で容器を気密に密閉することで、工程d)からの不活性雰囲気が工程e)の開始時に依然として容器内に存在する。
【0064】
工程d)において密閉した後に、重合プロセス工程e)中に外部からの酸素含有空気雰囲気の侵入に対して完全に気密である金属容器の場合、容器を工程e)中に付加的に準備される外部不活性雰囲気下に維持する必要はない。容器内の工程d)からの不活性雰囲気は、工程e)中に維持される。この場合、工程d)は、容器内に封入された不活性雰囲気下で行われる。
【0065】
重合プロセス工程e)中に外部からの酸素含有空気雰囲気の侵入に対して完全に気密ではないプラスチック容器、例えばポリプロピレンボトルの場合、容器を外部から覆う外部不活性雰囲気を付加する必要がある。これにより容器への酸素含有空気の侵入を防ぐ。この場合、工程e)中に環境とのガス交換が起こり得ることから、容器内の工程d)に由来する不活性雰囲気は十分でない。このため、工程e)中に容器自体を外部不活性雰囲気下に置くことによって容器内の不活性雰囲気を維持しなければならない。
【0066】
工程e)では、重合反応は、所望の重合反応度が達成されるまで密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲、最も好ましくは100~140℃の範囲の温度で行われる。この目的で、密閉容器をサーモスタット装置、好ましくは炉に移してもよい。
【0067】
サーモスタット装置または炉では、好ましくは内部に不活性雰囲気、好ましくは窒素気流を供給する。反応温度でモノマー粒状体が融解し、重合触媒および鎖長調節剤がモノマー塊中に拡散する。例5に示されるように、容器は縦向き(直立または垂直)または横向き(水平)に置くことができる。炉は、重合プロセス時間の全体または一部のみで、反応混合物の入った容器の振盪または回転を可能にする振盪または回転装置を内部にさらに備えていてもよい。
【0068】
原則として、所望の重合度は、使用されたモノマーのうち10重量%未満、好ましくは0~9重量%、最も好ましくは0.1~7重量%、特に0.2~5重量%が本発明による方法によって得られるポリマー中に存在する場合に達成され得る。50℃~170℃の範囲、好ましくは100~140℃の範囲の温度で、モノマー粒状体は初めに液体となる。所望の重合反応度が達成された後、液体モノマーは固体ポリマーブロックとなる。
【0069】
工程f)
工程f)では、ポリマーブロックを容器から取り出す。容器がプラスチックボトルである場合、ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出すことができる。
【0070】
工程g)
工程g)では、ポリマーブロックを、通常はブロックをプラスチック袋内で、例えばハンマー等によって細かく砕くことによって粒状体または粉末に粉砕し、これをミル粉砕装置によってさらに処理することができる。得られる粒状体または粉末は、約0.01~5mmの範囲の粒度D50を有し得る。粒状体は、約0.01~最大0.5mm未満の範囲の粒度D50を有し得る。粉末は、約0.5mm~最大5mmの範囲の粒度D50を有し得る。
【0071】
粒度の決定は、米国薬局方36(USP)第429章および欧州薬局方7.0(EP)第2.9.31章に従って行うことができる。粒径分布は、レーザー散乱機器(例えばSympatec GmbH社、RODOS乾燥分散ユニットを備えるHELOS型)を用いて決定した。レーザー回折法は、粒子が粒度に応じた強度パターンで全方向に光を散乱させる現象に基づく。好適な液体または気体中に適切な濃度で分散させた代表的なサンプルを、通常はレーザーからの単色光源のビームに通過させる。粒子によって様々な角度で散乱した光を多素子検出器によって測定した後、散乱パターンに関する数値をその後の分析のために記録する。次いで、数的散乱値を、適切な光学模型および数学的方法を用いて変換し、体積粒径分布を形成する離散数の粒度階級に対する全体積の割合を得る(例えば、D50は積算篩下分布の50%に対応する粒径を表す)。
【0072】
残留モノマー(REMO)の二酸化炭素(CO2)抽出
任意に、工程g)から得られる粒状体または粉末の残留モノマーを、好ましくはCO2抽出によって抽出することができる。
【0073】
工程g)から得られる粒状体または粉末の残留モノマーは、好ましくは超臨界段階のCO2を適用することによって抽出することができる、この目的で、ポリマー粒状体または粉末をカートリッジに充填し、超臨界段階、好ましくは65~75バールおよび30~50℃のCO2を流体としてカートリッジに通すことができる。
【0074】
生体吸収性ポリエステルの残留モノマー濃度は、好ましくは3.0重量%以下である。
【0075】
項目
本発明は、以下の項目に関する。
【0076】
項目1:生体吸収性ポリエステルを、好ましくはL-ラクチド、D-ラクチド、DL-ラクチド、メソラクチド、グリコリド、トリメチレンカーボネート(TMC)およびε-カプロラクトンから選択される1つ以上のモノマーの塊状重合によって粒状体または粉末として製造する方法であって、工程a)~g):
a)1つ以上のモノマーを含むモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)モノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)重合触媒および鎖長調節剤の上部に、更なるモノマー粒状体を添加する工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~150℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行うかまたは繰り返し、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、方法。
【0077】
2.
a)100重量%の総量のうち10~90重量%、好ましくは20~80重量%の第1の量のモノマー粒状体を容器に充填する工程、
b)容器内のモノマー粒状体の上部に、重合触媒および鎖長調節剤を添加する工程、
c)第2の量の1つ以上のモノマーのモノマー粒状体を、第1の量および第2の量が合計100重量%となるように容器に添加する工程であって、第2の量のモノマー粒状体が、工程a)のモノマー部分の上部の重合触媒および鎖長調節剤を覆う工程、
d)容器を密閉する工程、
e)密閉容器において、50℃~170℃の範囲、好ましくは100~140℃の範囲の温度で重合反応を行って、ポリマーブロックの形態の固体ポリマーを形成する工程、
f)ポリマーブロックを容器から取り出す工程、
g)ポリマーブロックを粉砕して、粒状体または粉末とする工程
を含み、容器が非撹拌容器であり、工程b)およびc)を1回行い、工程a)~e)を不活性雰囲気下で行う、項目1記載の方法。
【0078】
3. 工程g)から得られる粒状体または粉末の残留モノマーを、CO2抽出によって抽出する、項目1記載の方法。
【0079】
4. ポリマーが、1~12dl/gの範囲の固有粘度IVを有する、項目1から3までの1つ以上記載の方法。
【0080】
5. 生体吸収性ポリエステルが、ポリラクチドまたはポリグリコリドである、項目1から4までの1つ以上記載の方法。
【0081】
6. 生体吸収性ポリエステルが、ポリ(L-ラクチド)である、項目1から5までの1つ以上記載の方法。
【0082】
7. 生体吸収性ポリエステルが、D-ラクチドとL-ラクチドとのコポリマーである、項目1から6までの1つ以上記載の方法。
【0083】
8. 生体吸収性ポリエステルが、L-ラクチドとDL-ラクチドとのコポリマーである、項目1から7までの1つ以上記載の方法。
【0084】
9. 生体吸収性ポリエステルが、ポリ(DL-ラクチド)である、項目1から8までの1つ以上記載の方法。
【0085】
10. 生体吸収性ポリエステルが、グリコリドとトリメチレンカーボネートとのコポリマーである、項目1から9までの1つ以上記載の方法。
【0086】
11. 生体吸収性ポリエステルが、ラクチドとグリコリドとのコポリマーである、項目1から10までの1つ以上記載の方法。
【0087】
12. 生体吸収性ポリエステルが、DL-ラクチドまたはL-ラクチドとグリコリドとのコポリマーである、項目1から11までの1つ以上記載の方法。
【0088】
13. 生体吸収性ポリエステルが、ラクチドとトリメチレンカーボネートとのコポリマーである、項目1から12までの1つ以上記載の方法。
【0089】
14. 生体吸収性ポリエステルが、ラクチドとε-カプロラクトンとのコポリマーである、項目1から13までの1つ以上記載の方法。
【0090】
15. 生体吸収性ポリエステルが、ターポリマーである、項目1から14までの1つ以上記載の方法。
【0091】
16. 容器が、プラスチックまたは鋼を含むかまたはそれからなる、項目1から15までの1つ以上記載の方法。
【0092】
17. 1つ以上の容器が、ポリオレフィンを含むかまたはそれからなる、項目1から16までの1つ以上記載の方法。
【0093】
18. 容器が、ポリプロピレンを含むかまたはそれからなる、項目1から17までの1つ以上記載の方法。
【0094】
19. 容器が、フッ素化または部分フッ素化ポリマーを含むかまたはそれからなる、項目1から18までの1つ以上記載の方法。
【0095】
20. 容器が、ポリテトラフルオロエタン(polytetrafluoroethane)を含むかまたはそれからなる、項目1から19までの1つ以上記載の方法。
【0096】
21. 容器の内容積が、50ml~10リットルである、項目1から20までの1つ以上記載の方法。
【0097】
22. 容器の内容積が、250ml~2.5リットルである、項目1から21までの1つ以上記載の方法。
【0098】
23. 鎖長調節剤が、ドデカノールである、項目1から22までの1つ以上記載の方法。
【0099】
24. 触媒が、2-エチルヘキサン酸スズ(II)である、項目1から23までの1つ以上記載の方法。
【0100】
25. 重合反応を0.5~25日間、より好ましくは1~10日間、特に2~9日間行う、項目1から24までの1つ以上記載の方法。
【0101】
26. 重合反応を3~15日間行う、項目1から25までの1つ以上記載の方法。
【0102】
27. 重合反応を3~7日間行う、項目1から26までの1つ以上記載の方法。
【0103】
28. 重合を50℃~170℃の範囲の温度で行う、項目1から27までの1つ以上記載の方法。
【0104】
29. 重合を100℃~140℃の範囲の温度で行う、項目1から28までの1つ以上記載の方法。
【0105】
30. 工程e)における重合反応を、50~170℃で5時間~15日間、好ましくは100~140℃で3~7日間、最も好ましくは110~130℃で4~6日間の反応時間および温度で行う、項目1から29までの1つ以上記載の方法。
【0106】
31. 使用されたモノマーのうち10重量%未満がポリマー中に残留モノマーとして存在する場合に重合度が達成される、項目1から30までの1つ以上記載の方法。
【0107】
32. 使用されたモノマーのうち0~9重量%がポリマー中に残留モノマーとして存在する場合に重合度が達成される、項目1から31までの1つ以上記載の方法。
【0108】
33. 使用されたモノマーのうち0.1~7重量%がポリマー中に残留モノマーとして存在する場合に重合度が達成される、項目1から32までの1つ以上記載の方法。
【0109】
実施例
例1:(本発明)「中央の触媒および調節剤、直立ボトル」
高分子量ポリラクチドを合成する必要がある。
【0110】
所望の規格は、3.25~4.34dL/gの固有粘度(IV)および3.0重量%以下の残留モノマー含有量であった(Resomer(登録商標)L210 S)。
【0111】
800gのL-ラクチドモノマー粒状体、800ppm(0.64g)の分子鎖調節剤(ドデカノール)および触媒としての15ppm(0.0408g)の2-エチルヘキサン酸スズ(II)を、窒素(N2)雰囲気下で容積約1リットルの3本のポリプロピレンボトルに注入した。全ての材料および3本のポリプロピレンボトルを秤量し、N2雰囲気下で充填した。初めに、400gのL-ラクチドモノマーを1本の垂直直立ボトルに注入し、続いて2mlのトルエンに溶解した調節剤と触媒との混合物を、シリンジを用いてモノマー粒状体の上部中央に滴下注入した。次いで、分子鎖調節剤および触媒がモノマー粒状体の上部中心に位置するように400gのL-ラクチドモノマーを上部に添加した。ボトルをN2雰囲気下でキャップによって気密に密閉した。120℃に予熱した炉内でボトルを垂直に直立させた。炉をN2雰囲気で満たした。ボトルを重合のために120時間炉内に置いた。ボトルは直立状態(垂直)のままにした。
【0112】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出した。0.5cm径ドリルを用いて(ボトルの元の直立状態に対して)ポリマーブロックの上半分(上部)の中央または下半分(下部)の中央に穴を開けることによってポリマー材料のサンプルを採取した。
【0113】
モノマー抽出前の固有粘度(IV)を測定した。
【0114】
サンプルの結果から、得られるポリマーが所望の規格内で均一であることが判る。
ボトル1からのサンプル:下部 3.31dL/gおよび上部 3.28dL/g。
ボトル2からのサンプル:下部 3.83dL/gおよび上部 3.38dL/g。
ボトル3からのサンプル3:下部 3.54dL/gおよび上部 3.54dL/g。
【0115】
残留モノマーをガスクロマトグラフィーによって測定した。
ボトル1からのサンプル:下部 0.6重量%および上部 4.9重量%。
ボトル2からのサンプル:下部 0.3重量%および上部 3.4重量%。
ボトル3からのサンプル:下部 0.3重量%および上部 6.0重量%。
【0116】
3本全てのボトルのポリマー材料を混合粉末にミル粉砕した。混合粉末をカートリッジに充填し、残留モノマーを超臨界CO2(約75バールおよび30~50℃)で抽出した。抽出後に、固有粘度の値は3.56dL/gであり、したがって3.25~4.34dL/gの予想範囲内であった。残留モノマー含有量は、3.0重量%の所要上限未満であった。
【0117】
例2:(比較)「上部の触媒および調節剤、横向きボトル」
高分子量ポリラクチドを合成する必要がある。
【0118】
所望の規格は、3.25~4.34dL/gの固有粘度(IV)および3.0重量%以下の残留モノマー含有量であった(Resomer(登録商標) L 210 S)。
【0119】
800gのL-ラクチドモノマー粒状体、800ppmの分子鎖調節剤(ドデカノール)および触媒としての15ppmの2-エチルヘキサン酸スズ(II)を容積約1リットル、高さ約21cm、直径約7cmのポリプロピレンボトルに注入した。全ての材料およびポリプロピレンボトルを秤量し、N2雰囲気下で充填した。初めに、800gのL-ラクチドモノマーを垂直直立ボトルに注入し、続いて2mlのトルエンに溶解した調節剤と触媒との混合物を、シリンジを用いてモノマー粒状体の上部中心に滴下注入した。ボトルをN2雰囲気下でキャップによって密閉した。N2を保護ガスとして使用し、120℃に予熱した炉内でボトルを水平に横たえた。ボトルを重合のために120時間炉内に置いた。ボトルは横向き(水平)のままにした。
【0120】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出した。0.5cm径ドリルを用いて(ボトルの充填後の元の直立状態に対して)ポリマーブロックの上半分(上部)の中央または下半分(下部)の中央に穴を開けることによってポリマー材料のサンプルを採取した。
【0121】
結果から、ポリマーのサンプルが固有粘度(IV)の点で極めて均一であるが、所望の規格内ではないことが判る。
下部 1.64dL/gおよび上部 1.42dL/g。
【0122】
残留モノマーをガスクロマトグラフィーによって測定し、過度に多いことが判明した。
下部 53.2重量%および上部 52.4重量%。
【0123】
さらに、帯黄色のプレート状物がポリマー材料内に見られ、高分子量ポリマーを含有するが、非常に不均質であった。多量の残留モノマーのために、抽出は行わなかった。
【0124】
例3:(比較)「上部の触媒および調節剤、横向きボトル」
「中間」分子量ポリラクチドを合成する必要がある。
【0125】
所望の規格は、1.45~2.04dL/gの固有粘度および3.0重量%以下の残留モノマー含有量であった(Resomer(登録商標) L 207 S)。
【0126】
800gのL-ラクチドモノマー粒状体、1200ppmの分子鎖調節剤(ドデカノール)および触媒としての15ppmの2-エチルヘキサン酸スズ(II)を容積約1リットルのポリプロピレンボトルに注入した。全ての材料およびポリプロピレンボトルを秤量し、N2雰囲気下で充填した。初めに、800gのL-ラクチドモノマーを垂直直立ボトルに注入し、続いて2mlのトルエンに溶解した調節剤と触媒との混合物を、シリンジを用いてモノマー粒状体の上部中心に滴下注入した。ボトルをN2雰囲気下でキャップによって密閉した。N2を保護ガスとして使用し、120℃に予熱した炉内でボトルを水平に横たえた。ボトルを重合のために120時間炉内に置いた。ボトルは横向き(水平)のままにした。
【0127】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出した。0.5cm径ドリルを用いて(ボトルの充填後の元の直立状態に対して)ポリマーブロックの上半分(上部)の中央または下半分(下部)の中央に穴を開けることによってポリマー材料のサンプルを採取した。
【0128】
結果から、ポリマーのサンプルが1.25dL/gのモノマー抽出前の固有粘度(IV)の点で均一であるが、所望の規格内ではないことが判る。
【0129】
残留モノマーをガスクロマトグラフィーによって測定し、12.5重量%と過度に多いことが判明した。
【0130】
サンプルの色は、おそらくは高い残留モノマー含有量のために不均一であった。
【0131】
次いで、3本全てのボトルのポリマー材料を混合粉末にミル粉砕した。混合粉末をカートリッジに充填し、超臨界段階(約75バールおよび30~50℃)のCO2をカートリッジに通すことによって残留モノマーを抽出した。抽出後に、固有粘度の値は1.43dL/gであり、したがって1.45~2.04dL/gの指定範囲を僅かに下回っていた。残留モノマー含有量は、3.0重量%の所要上限未満であった。
【0132】
例4:(比較)「上部の触媒および調節剤、横向きボトル」
低分子量ポリラクチドを合成する必要がある。
【0133】
所望の規格は、0.75~1.24dL/gの固有粘度および3.0重量%以下の残留モノマー含有量であった(Resomer(登録商標) L 206 S)。
【0134】
800gのL-ラクチドモノマー粒状体、5000ppmの分子鎖調節剤(ドデカノール)および触媒としての15ppmの2-エチルヘキサン酸スズ(II)を容積約1リットル、高さ約21cm、直径約7cmのポリプロピレンボトルに注入した。全ての材料およびポリプロピレンボトルを秤量し、N2雰囲気下で充填した。初めに、800gのL-ラクチドモノマーを垂直直立ボトルに注入し、続いてトルエンに溶解した調節剤と触媒との混合物を、シリンジを用いてモノマー粒状体の上部中心に滴下注入した。ボトルをN2雰囲気下でキャップによって密閉した。N2を保護ガスとして使用し、120℃に予熱した炉内でボトルを水平に横たえた。ボトルを重合のために120時間炉内に置いた。ボトルは横向き(水平)のままにした。
【0135】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出した。0.5cm径ドリルを用いて(ボトルの充填後の元の直立状態に対して)ポリマーブロックの上半分(上部)の中央または下半分(下部)の中央に穴を開けることによってポリマー材料のサンプルを採取した。
【0136】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。結果から、モノマー抽出前の固有粘度(IV)が下部サンプルでは1.04dL/g、上部サンプルでは1.06dL/gであり、サンプルが均一であることが判る。残留モノマーの値は、下部サンプルが2.7重量%、上部サンプルが0.2重量%であった。しかしながら、高分子量ポリマーを含む、帯黄色のプレート状物がポリマーブロック内に見られた。このため、重合反応は不均一であり、規格外であるとみなされた。
【0137】
ポリマー材料を粉末にミル粉砕した。粉末をカートリッジに充填し、超臨界段階のCO2をカートリッジに通すことによって残留モノマーを抽出した。抽出後に、固有粘度の値は1.07dL/g(下部および上部)であり、したがって0.75~1.24dL/gの指定範囲内であった。残留モノマー含有量は、3.0重量%の所要上限未満であった。
【0138】
例5:(本発明)「中央の触媒および調節剤、直立/横向きボトル」
高分子量ポリラクチドを合成する必要がある。
【0139】
所望の規格は、3.25~4.34dL/gの固有粘度(IV)および3.0重量%以下の残留モノマー含有量であった(Resomer(登録商標) L 210 S)。
【0140】
800gのL-ラクチドモノマー粒状体、800ppmの分子鎖調節剤(ドデカノール)および触媒としての15ppmの2-エチルヘキサン酸スズ(II)を、それぞれ3本のポリプロピレンボトル(容積約1リットル)に注入した。全ての材料および3本のポリプロピレンボトルを秤量し、N2雰囲気下で充填した。初めに、400gのL-ラクチドモノマーを垂直直立ボトルに注入し、続いて2mlのトルエンに溶解した調節剤と触媒との混合物を、シリンジを用いて各ボトルのモノマー粒状体の上部中心に滴下注入した。次いで、各ボトルに、分子鎖調節剤および触媒が各ボトルのモノマー粒状体の中央に位置するように400gのL-ラクチドモノマーを上部に添加した。ボトルをN2雰囲気下でキャップによって密閉した。N2を保護ガスとして使用し、120℃に予熱した炉内で2本のボトルを垂直に直立させ、1本のボトルを水平に横たえた。ボトルを重合のために120時間炉内に置いた。ボトルはそれぞれ直立(垂直)および横向き(水平)のままにした。
【0141】
重合後に、ボトルをN2雰囲気下で炉内に放置して室温まで冷却した。ボトルの壁をナイフで切り取ってポリマーブロックを取り出した。0.5cm径ドリルを用いて(ボトルの元の直立状態に対して)ポリマーブロックの上半分(上部)の中央または下半分(下部)の中央に穴を開けることによってポリマー材料のサンプルを採取した。
【0142】
結果から、サンプルが十分に均一であり、モノマー抽出前の固有粘度(IV)が、
サンプル1(直立ボトル) 下部 3.61dL/gおよび上部 3.76dL/g、
サンプル2(直立ボトル) 下部 4.05dL/gおよび上部 4.04dL/g、
サンプル3(横向きボトル) 下部 4.00dL/gおよび上部 3.73dL/g
であることが判る。
【0143】
残留モノマーの値は、
サンプル1 下部 0.54重量%未満および上部 0.54重量%未満、
サンプル2 下部 0.54重量%未満および上部 0.54重量%未満、
サンプル3(横向き) 下部 0.54重量%未満および上部 0.54重量%未満
であった。
【0144】
3本全てのボトルのポリマー材料を混合粉末にミル粉砕した。混合粉末をカートリッジに充填し、残留モノマーを超臨界CO2(約75バールおよび30~50℃)で抽出した。抽出後に、固有粘度の値は3.87dL/gであり、したがって3.25~4.34dL/gの予想範囲内であった。残留モノマー含有量は、3.0重量%の所要上限未満であった。