本発明に係るα-ヒドロキシ酸の製造方法� ��用いられるα-ヒドロキシ酸アンモニウム塩� ��、いかなる製法によって得られたものでも� ��わないが、例えば、青酸とアルデヒド類或� ��はケトン類から合成されたα--ヒドロキシニ トリルを酵素触媒的に加水分解して製造され たものが有用である。

 α-ヒドロキシニトリルの加水分解に使用� ��る酵素触媒は、ニトリルを加水分解する能� ��を持っていれば如何なる形態ものでも構わ� ��いが、ニトリラーゼを単独で用いたり、ニ� ��リルヒドラターゼとアミダーゼを組み合わ� ��て用いたり、ニトリラーゼとニトリルヒド� ��ターゼとアミダーゼとを組み合わせて用い� ��ことが好ましい。

 ニトリラーゼ、ニトリルヒドラターゼ、� ��たはアミダーゼ酵素は、微生物・動植物細� ��等に由来するものを用いることができるが� ��重量当たりの酵素発現量や取り扱いの容易� ��から、微生物菌体に由来するものを使用す� ��ことが好ましい。微生物種としては、多く� ��ものが知られているが、例えばニトリラー� ��高活性を有するものとして、Rhodococcus属、Ac inetobacter属、Alcaligenes属、Pseudomonas属、Corynebac terium属等が挙げられる。また、ニトリルヒド ラターゼ及びアミダーゼ高活性を有するもの として、Rhodococcus属、Pseudomonas属等が挙げら� �る。本発明に係るα-ヒドロキシ酸アンモニ� �ム塩の製造には、特にニトリラーゼ高活性� �有するものが好ましく、特にグラム陰性菌� �あるAcinetobacter属、Alcaligenes属が好ましく、� �に好ましくはAcinetobacter属が好ましい。具体� ��には、 Acinetobacter sp.AK226 (FERM BP-08590)、Aci netobacter sp.AK227(FERM BP-08591)である。

[寄託された生物材料への言及1]
1)寄託機関の名称及びあて名
 独立行政法人産業技術総合研究所 特許生� �寄託センター
 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6 (郵便番号305-8566)
2)寄託日
 2004年1月7日(原寄託日)
3)受託番号
 FERM BP-08590

 また例えば、天然の或いは人為的に改良� ��たニトリラーゼ遺伝子を遺伝子工学的手法� ��よって組み込んだ微生物、あるいはそこか� ��取り出したニトリラーゼ酵素であっても構� ��ない。尚、ニトリラーゼの発現量が少ない� ��生物或いはニトリル化合物からカルボン酸� ��ンモニウム塩への変換活性の低いニトリラ� ��ゼを発現した微生物を少量用いてα-ヒドロ� ��シ酸アンモニウム塩を製造するには、より� ��くの反応時間を要する。そのため、可能な� ��りニトリラーゼを高発現した微生物や、変� ��活性の高いニトリラーゼを発現した微生物� ��或いはそこから取り出したニトリラーゼ酵� ��を用いることが望ましい。

 酵素触媒の形態としては、微生物・動植� ��細胞等をそのまま用いてもよく、微生物・� ��植物細胞等を破砕等の処理をしたものや、� ��生物・動植物細胞等から必要なニトリラー� ��酵素を取り出したものを用いてもよい。こ� ��らの酵素触媒は、そのまま用いてもよく、� ��般的な包括法、架橋法、担体結合法等で固� ��化して用いてもよい。尚、固定化する際の� ��定化担体の例としては、ガラスビーズ、シ� ��カゲル、ポリウレタン、ポリアクリルアミ� ��、ポリビニルアルコール、カラギーナン、� ��ルギン酸、光架橋樹脂等が挙げられるが、� ��れらに限定されるものではない。

 微生物・動植物細胞等をそのまま用いる� ��合、水(蒸留水及び又はイオン交換水)のみ� �懸濁させても構わないが、通常、浸透圧の� �係からバッファー液に懸濁させて使用する� �この場合のバッファーとしてはリン酸バッ� �ァー等の一般的な無機塩でも構わないが、� �純物の混入を極力低減するには、反応生成� �であるα-ヒドロキシ酸アンモニウム塩を用� �たバッファーが最も好ましい。また、酵素� �媒は、固定化する場合にも、通常、浸透圧� �関係からバッファー液に懸濁させて使用す� �。この時のバッファー液濃度は、反応液中� �不純物低減の観点からは低ければ低いほど� �いが、酵素の安定性、活性の維持という観� �からは、通常0.1M未満であり、好ましくは0.01 ~0.08M、より好ましくは0.02~0.06Mである。

 α-ヒドロキシニトリルの加水分解反応は� ��pH6~8で行うことが好ましく、さらに好まし� �はpH6.5~7である。α-ヒドロキシニトリルは非� ��に不安定な物質であるため、通常、安定剤� ��して硫酸、リン酸、有機酸などの酸成分を� ��える。そのため、反応系中のpHを調整する� �は反応系へのアルカリの添加が必須となる� �その場合使用するアルカリは、反応に影響� �及ぼさなければ特に限定されないが、生成� �の一つであるアンモニアを使用するのが望� �しい。アンモニアの形態はガスであっても� �アンモニア水であってもよいが、通常、取� �扱いの容易さからアンモニア水が望ましい� �また、反応温度は、30~60℃が好ましく、さら に好ましくは40~50℃である。反応温度が低す� ��ると反応活性が低くなり、高濃度のα-ヒド� ��キシ酸アンモニウム塩を製造する場合によ� ��多くの反応時間を要する。一方、反応温度� ��高すぎると酵素が熱劣化し、目的とするα-� ��ドロキシ酸アンモニウム塩の濃度が高い場� ��、該濃度まで到達させることが困難となり� ��結果として新たな酵素の追添等の処置が必� ��となり触媒コストが高くなる。また、温度� ��高すぎると、基質α-ヒドロキシニトリルの� ��酸とアルデヒド類或いはケトン類への分解� ��進にも繋がり、それらによる反応阻害や失� ��等、ますますの反応活性低下を引き起こす� ��

 α-ヒドロキシニトリルの加水分解反応は� ��固定床、移動層、流動層、撹拌槽等いずれ� ��行ってもよく、また連続反応でも半回分反� ��でもよいが、固定化されていない微生物菌� ��を用いる場合、反応の容易性から攪拌槽を� ��いた半回分反応が好ましい。その場合、反� ��効率の観点から、適切な攪拌を行うことが� ��ましい。半回分反応を行う場合、酵素触媒� ��1バッチ使い捨てでもよいし、繰り返し反応 を行ってもよい。繰り返し反応を行う場合、 酵素触媒をα-ヒドロキシ酸アンモニウム高濃 度から低濃度へ急激に変化させるため、浸透 圧の影響等で比活性が低下する場合があるの で注意を要する。

 反応基質であるα-ヒドロキシニトリルの� ��常濃度については、2重量%以下が好ましく� �より好ましくは0.1~1.5重量%、更に好ましくは 0.1~1.0重量%、最も好ましくは0.2~0.5重量%にコ� �トロールする。α-ヒドロキシニトリルの濃� �が高すぎると、生成物であるグリコール酸� �ンモニウム塩から遊離したアンモニアとの� �で起こる副反応が顕著となり、高生成物蓄� �濃度で初めて顕著となる基質阻害や酵素失� �の影響が急激に大きくなり、それまで進行� �ていた反応が停止してしまう場合がある。� �た、α-ヒドロキシニトリルの濃度が低すぎ� �と反応速度を低下させることとなり、効率� �にα-ヒドロキシ酸アンモニウム塩を製造で� �ないので不利である。以上の理由から、反� �中のα-ヒドロキシニトリル定常濃度を管理� �ることは非常に重要である。

 製造されるα-ヒドロキシ酸アンモニウム� ��に対する使用乾燥酵素触媒重量は1/100以下� �よく、好ましくは1/100~1/500、より好ましくは 1/200~1/500、更に好ましくは1/300~1/500である。� �造されるα-ヒドロキシ酸アンモニウム塩に� �する使用乾燥酵素触媒重量が多すぎると酵� �触媒懸濁液由来の不純物が反応液中に多く� �伴されるため精製コストが上がり、製品品� �が低下するので好ましくない。逆に、製造� �れるα-ヒドロキシ酸アンモニウム塩に対す� �使用乾燥酵素触媒重量が少なすぎるとリア� �ターボリューム当たりの生産性が低下し、� �きなリアクターサイズが必要となり経済的� �不利となる。

 以上のような方法で得られたα-ヒドロキ� ��ニトリルの加水分解反応物から、菌体或い� ��その処理物を濾過、遠心分離、MF処理等の� �法で除去し、α-ヒドロキシ酸アンモニウム� �水溶液を得る。更に、着色物質及び/又は着� ��原因物質を除去する目的で適時活性炭処理� ��行っても良い。使用する活性炭としては、� ��般的な椰子殻活性炭、合成活性炭が挙げら� ��るが、これらに限定されない。活性炭使用� ��は、着色物質及び/又は着色原因物質を目的 スペックまで低減できる量であればよい。

 α-ヒドロキシ酸アンモニウム塩としては� ��グリコール酸、乳酸、マンデル酸、α-ヒド� ��キシ酪酸、α-ヒドロキシイソ酪酸、α-ヒド� ��キシ-4-メチルチオ酪酸、α-ヒドロキシ-2-メ� ��ルプロピオン酸、α-ヒドロキシ-2-フェニル� ��ロピオン酸、α,β-ジヒドロキシ-3,3-ジメチ� �酪酸、α-ヒドロキシ-3-ブテン酸、α-ヒドロ� �シ-3-メチル-3-ブテン酸、2-ピリジニル-α-ヒ� �ロキシ酢酸等のアンモニウム塩を具体的に� �げることができる。

 次に、α-ヒドロキシ酸アンモニウム塩水� ��液に塩基性金属塩を添加して、α-ヒドロキ� ��酸金属塩を製造する工程(1)について説明す� ��。

 本発明で用いる塩基性金属類は、アンモ� ��アよりも塩基性の強い金属であって、α-ヒ� ��ロキシ酸アンモニウム塩水溶液と接触させ� ��ときに、効率よく、好ましくない副生成物� ��生じることなくα-ヒドロキシ酸金属塩が得� ��れ、また加熱処理によりアンモニアを気相� ��に除くことができるものであれば如何なる� ��のでも構わないが、例えば、酸化リチウム� ��水酸化リチウム、炭酸リチウム、酸化ナト� ��ウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム� ��酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリ� ��ム、酸化ルビジウム、水酸化ルビジウム、� ��酸ルビジウム、酸化セシウム、水酸化セシ� ��ム、炭酸セシウム、酸化フランシウム、水� ��化フランシウム、炭酸フランシウム、酸化� ��リリウム、水酸化ベリリウム、炭酸ベリリ� ��ム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウ� ��、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、水� ��化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化スト� ��ンチウム、水酸化ストロンチウム、炭酸ス� ��ロンチウム、酸化バリウム、水酸化バリウ� ��、炭酸バリウム、酸化ラジウム、水酸化ラ� ��ウム、炭酸ラジウム等を具体的に挙げるこ� ��ができる。

 上記α-ヒドロキシ酸アンモニウム塩水溶� ��に対し、塩基性金属類を固体のまま、また� ��水溶液として、または水と混ぜたスラリー� ��態で混合することができる。取り扱いの容� ��さから、室温における該塩基性金属類の水� ��対する溶解度が十分高い場合は水溶液とし� ��使用するのが望ましく、溶解度が低い場合� ��スラリー状態で使用するのが望ましい。ス� ��リー状態で使用する場合は、その流動性か� ��、或いは攪拌しながら均一な状態で扱える� ��とから、固形分重量濃度を10~50重量%にする� ��とが好ましく、より好ましくは20~40重量%、� ��に好ましくは25~35重量%である。

 塩基性金属類の添加量はα-ヒドロキシ酸� ��ンモニウム塩に対して0.8~1.5当量の範囲から 任意に選択され、好ましくは1.0~1.2当量の範� �である。本発明においては製品品質上、生� �するアンモニアを出来る限り除くことが望� �れるが、アンモニアの水に対する溶解度が� �いため、アンモニアを除くための工夫が必� �となる。その場合、反応液のpHをアルカリ領 域に持っていった方がアンモニアの溶解度が 下がるため、塩基性金属類の添加量をα-ヒド ロキシ酸アンモニウムと当量よりも多く使用 したほうがよい。しかしながら、塩基性金属 類を過剰に添加すると、得られるα-ヒドロキ シ酸金属塩中の不純物が多くなる。これらの 観点から塩基性金属類の添加量の適正値は決 まってくる。

 尚、工程(1)に用いるα-ヒドロキシ酸アン� ��ニウム塩水溶液の濃度は特に限定されない� ��、後述するとおり、工程(2)において、イオ� ��交換法または電気透析法で脱塩する場合は� ��工程(1)で得られるα-ヒドロキシ酸金属塩が� ��出せず完全に溶解している必要がある。そ� ��ため、α-ヒドロキシ酸アンモニウム塩水溶� ��の濃度をα-ヒドロキシ金属塩が析出しない� ��度に予め低めにしておくことも好ましい。

 その他にも、アンモニアの溶解度を下げ� ��ためには、反応液の温度を上げることも有� ��である。一方、開放系において反応液の温� ��を上げていくと、やがて水の蒸発も起こり� ��蒸発する水に同伴されてアンモニアも抜け� ��すくなる。

 本発明で言うアンモニアを気相部に回収� ��るときの温度とは、α-ヒドロキシ酸アンモ� ��ウム塩に塩基性金属類を添加する時、ある� ��は添加した後の反応液の温度を意味するが� ��以上より、当該温度は60℃を超え約100℃ま� �の範囲、好ましくは約70~約100℃、より好ま� �くは約80~約100℃である。この範囲であれば� �水と共にアンモニアを気相部に回収するこ� �ができる。また、アンモニア除去及びα-ヒ� �ロキシ酸アミドの低減に掛かる時間の短縮� �の観点からは、100℃程度が望ましい。

 また、工程(1)は、大気圧で行うこともで� ��るし、減圧条件下で行うこともできる。減� ��条件下で行う場合は、各設定減圧度におけ� ��水の沸騰温度で行うことが望ましい。また� ��工程(1)では、液中に窒素やヘリウムガス等� ��不活性ガスを導入することでアンモニアを� ��相部に抜けやすくすることができる。この� ��うにして、品質上問題の無い程度までアン� ��ニアが除去されたα-ヒドロキシ酸金属塩の� ��溶液或いはスラリーを得ることができる。

 工程(1)では、α-ヒドロキシ酸アンモニウ� ��塩からの熱分解によって副生するα-ヒドロ� ��シ酸アミド(α-ヒドロキシ酸アミド加水分解 の逆反応であり両者は平衡反応である)或い� �、前工程(α-ヒドロキシニトリル加水分解反� ��)の不純物として含まれるα-ヒドロキシ酸ア ミドを加水分解し、α-ヒドロキシ酸アンモニ ウム塩を経由してα-ヒドロキシ酸金属塩と遊 離アンモニアに変換できる。工程(1)でα-ヒド ロキシ酸アミドを十分に除去できない場合、 後工程のオリゴマー化工程まで該α-ヒドロキ シ酸アミドが残存し、オリゴマー化工程での 熱分解によって、再び逆反応によってアンモ ニアが生成し、着色の原因となり大きな問題 を引き起こす。

 また、工程(1)では、原料として用いるα-� ��ドロキシ酸アンモニウム塩がα-ヒドロキシ� ��トリルの加水分解反応で得られたものであ� ��場合、該加水分解の副生成物として含まれ� ��α-アミノニトリルやイミノジアルキルニト� ��ル等のニトリル類、それらの加水分解物で� ��るアミド類、カルボン酸類等を、塩基性金� ��類による加水分解でカルボン酸へと変換で� ��る。これらのニトリル類、アミド類、カル� ��ン酸類もα-ヒドロキシ酸のポリマー原料と� ��ての品質を低下させる。

 しかしながら、工程(1)において、溶液中� ��残存α-ヒドロキシ酸アミド濃度が500[重量ppm /α-ヒドロキシ酸]以下になるまで加水分解反� ��を行うことにより、α-ヒドロキシ酸アミド� ��含むアミド類のほか、ニトリル類、カルボ� ��酸類といった不純物を十分に分解させるこ� ��ができる。溶液中の残存α-ヒドロキシ酸ア� ��ド濃度は、200[重量ppm/α-ヒドロキシ酸]以下� ��することが好ましく、100[重量ppm/α-ヒドロ� �シ酸]以下とすることがさらに好ましく、1[� �量ppm/α-ヒドロキシ酸]以下とすることが最も 好ましい。

 溶液中のα-ヒドロキシ酸アミド濃度[重量 ppm/α-ヒドロキシ酸]は、当業者であれば公知� ��方法に従って測定することができるが、例� ��ば、液体クロマトグラフィーによってα-ヒ� ��ロキシ酸アミド濃度とα-ヒドロキシ酸濃度� ��測定し、前者を後者で除すことによって求� ��ることができる。

 また、本発明では、塩基性金属類による� ��水分解反応の進行の指標として、溶液中に� ��存するアンモニア濃度を測定することも好� ��しい。十分に高品質なα-ヒドロキシ酸を得� ��ためには、工程(1)において溶液中の残存ア� ��モニア濃度を3[重量%/α-ヒドロキシ酸]以下� �することが好ましく、さらに好ましくは1[重 量%/α-ヒドロキシ酸]以下、より好ましくは0.1 [重量%/α-ヒドロキシ酸]以下である。 次に、 工程(1)で得られたα-ヒドロキシ酸アンモニウ ム塩を脱塩してα-ヒドロキシ酸を得る工程(2) について説明する。工程(2)におけるα-ヒドロ キシ酸金属塩の脱塩方法は特に限定されるこ とは・BR>ネく、如何なる方法であっても構 わないが、好ましくは、得られるα-ヒドロキ シ酸金属塩の状態によって、(I)イオン交換法 、(II)電気透析法、(III)固液分離法の中から選 ばれる。

 使用する塩基性金属類がベリリウム、マ� ��ネシウムおよびアルカリ金属類の中から選� ��される一種以上の金属の水酸化物、酸化物� ��び炭酸塩からなる群から選択される一種以� ��である場合、脱塩方法としては、(i)イオン� ��換法或いは(ii)電気透析法が選択される。こ の場合の塩基性金属類としては、例えば、酸 化リチウム、水酸化リチウム、炭酸リチウム 、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸 ナトリウム、酸化カリウム、水酸化カリウム 、炭酸カリウム、酸化ルビジウム、水酸化ル ビジウム、炭酸ルビジウム、酸化セシウム、 水酸化セシウム、炭酸セシウム、酸化フラン シウム、水酸化フランシウム、炭酸フランシ ウム、酸化ベリリウム、水酸化ベリリウム、 炭酸ベリリウム、酸化マグネシウム、水酸化 マグネシウム、炭酸マグネシウム等が具体的 には挙げることができるが、水酸化ナトリウ ムや水酸化カリウムが好ましい。

 なお、(i)イオン交換法及び(ii)電気透析法 によって脱塩する場合には、α-ヒドロキシ酸 金属塩が水溶液であることが必須である。工 程(1)において固体が析出する場合は、完全に 溶解するまで水を加えて希釈する必要がある 。

 α-ヒドロキシ酸金属塩水溶液をイオン交� ��法によって脱塩する方法は大きく分けて2つ ある。一つはカチオン交換樹脂を用いる方法 であり、もう一つはアニオン交換樹脂を用い る方法である。カチオン交換樹脂を用いる方 法の場合、使用する樹脂は強酸性カチオン交 換樹脂であっても、弱酸性カチオン交換樹脂 であっても構わないが、強酸性カチオン交換 樹脂が好ましい。具体的には、例えば、ダイ ヤイオンSK1B、同SK104、同SK110、同SK112、同SK116 、同PK208、同PK212、同PK216、同PK220、同PK228、� �UBK530、同UBK550、同UBK535、同UBK555(以上三菱化� ��社製)、レバチットS100、同S109、同、SP112、� �STV40、同MSD1368(以上バイエル社製)、アンバー ライトIR120B、同120BN、同IR124、同1006F、同200CT� ��同252(以上オルガノ社製)、ダウエックス モ ノスフィア650C、同マラソンC、同HCR-S、同マ� �ソンMSC(以上ダウケミカル・カンパニー社製) 等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定さ れるものではない。これらのカチオン交換樹 脂は、通常の方法で、予めプロトン(H+)型に� �生処理してから使用する。

 本発明におけるカチオン交換樹脂の使用� ��法としては、通常の方法が採用される。即� ��、α-ヒドロキシ酸金属塩水溶液に所定量の� ��チオン交換樹脂を添加するバッチ式でもよ� ��し、或いは、カチオン交換樹脂を樹脂塔に� ��填して、α-ヒドロキシ酸金属塩水溶液を通� ��するカラム法を採用することもできる。バ� ��チ式の場合、金属カチオンがカチオン交換� ��脂への平衡吸着に達するのに十分な時間の� ��拌を行った後、上澄みを回収すればα-ヒド� ��キシ酸水溶液を得ることができる。また、� ��ラム法の場合は、カラム下部より金属カチ� ��ンの漏れ出しが起こるまでの樹脂通過液が� ��α-ヒドロキシ酸水溶液となる。

 カチオン交換樹脂の使用量としては、樹脂� ��総交換容量が金属カチオンと当量以上に相� ��する量が必須であり、更に確実に金属カチ� ��ンを除去するためには、通常1.2倍当量以上� ��樹脂を使用するのがよい。また、カラム法� ��場合、樹脂の破過、樹脂の再生を行うまで� ��時間を長くとるために、より過剰の樹脂を� ��用することは通常行われることである。

 樹脂処理時の温度は常温でもよいが、必要� ��あれば樹脂の耐熱性が保証される範囲で加� ��しても構わない。通常は70℃以下で行われ� �。また、カラム法の場合、通液速度は空間� �度(L/L-樹脂/Hr)で1~20の範囲、好ましくは2~10の 範囲がよい。

 カラム法の場合、樹脂通過液に金属カチオ� ��がスペック以上に混入することが確認され� ��点を破過点とし、そこから通常の洗浄、再� ��操作(例えば希塩酸、希硫酸等の鉱酸による 再生)を行えば、樹脂は繰り返し使用が可能� �ある。

 また、アニオン交換樹脂を用いる方法の� ��合、使用する樹脂は強塩基性アニオン交換� ��脂であっても、中塩基性アニオン交換樹脂� ��あっても、弱塩基性アニオン交換樹脂であ� ��ても構わないが、好ましくは弱塩基性或い� ��中塩基性アニオン交換樹脂がよい。具体的� ��は、例えば、アンバーライトIRA-93(オルガノ 社製)、ダイヤイオンWA20、同WA30(以上三菱化� �社製)、レバチットMP64(バイエル社製)等が挙� ��られる。

 本発明におけるアニオン交換樹脂の使用方� ��としては、通常の方法が採用される。即ち� ��上記α-ヒドロキシ酸金属塩水溶液に所定量� ��アニオン交換樹脂を添加するバッチ式でも� ��いし、或いはまた、アニオン交換樹脂を樹� ��塔に充填して、α-ヒドロキシ酸金属塩水溶� ��を通液するカラム法を採用することもでき� ��。バッチ式の場合は、α-ヒドロキシ酸アニ� ��ンが該アニオン交換樹脂への平衡吸着に達� ��るのに十分な時間の撹拌を行った後、該樹� ��を回収・洗浄した後、鉱酸(塩酸、硫酸、硝 酸等)で処理すればα-ヒドロキシ酸水溶液を� �ることができる。また、カラム法の場合は� �カラム下部よりα-ヒドロキシ酸アニオンの� �れ出しが起こった後、更に十分量のα-ヒド� �キシ金属塩水溶液を通液し、出口液が入口� �と同組成になるまで通液を継続することで� �最大量のα-ヒドロキシ酸アニオンを樹脂に� �着させる。その後、十分な洗浄を行った後� �鉱酸(塩酸、硫酸、硝酸等)を通液することで α-ヒドロキシ酸アニオンを脱着させα-ヒドロ キシ酸水溶液を得ることができる。

 樹脂処理時の温度は常温でもよいが、必要� ��あれば樹脂の耐熱性が保証される範囲で加� ��しても構わない。通常は70℃以下で行われ� �。また、カラム法の場合、通液速度は空間� �度(L/L-樹脂/Hr)で1~20の範囲、好ましくは2~10の 範囲がよい。

 カラム法の場合、鉱酸によるα-ヒドロキ� ��酸アニオンの脱着操作時の樹脂通過液に鉱� ��アニオンがスペック以上に混入することが� ��認される点を破過点とし、更に出口液が入� ��液と同組成になるまで通液を継続した後、� ��こから通常の洗浄、再生操作 (例えば水酸� ��ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液� ��の強アルカリ水溶液による再生)を行えば、 樹脂は繰り返し使用が可能である。

 次に、得られたα-ヒドロキシ酸金属塩水� ��液を電気透析法によって脱塩する方法は大� ��く分けて3つある。一つはバイポーラ膜と陽 イオン交換膜とを交互に配列し、酸室と塩基 室を形成させた二室式水分解電気透析装置を 用いてα-ヒドロキシ金属塩水溶液中の金属カ チオンに陽イオン交換膜中を移動させる方法 である。もう一つはバイポーラ膜と陰イオン 交換膜とを交互に配列し、酸室と塩基室を形 成させた二室式水分解電気透析装置を用いて α-ヒドロキシ金属塩水溶液中のα-ヒドロキシ 酸アニオンに陰イオン交換膜中を移動させる 方法である。更にもう一つはバイポーラ膜と 陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを順番に 配列し、原料室と酸室と塩基室を形成させた 三室式水分解電気透析装置を用いて、α-ヒド ロキシ酸金属塩水溶液中の金属カチオンに陽 イオン交換膜中を、α-ヒドロキシ酸アニオン に陰イオン交換膜中を移動させる方法である 。これらのどの方法でも構わないが、得られ るα-ヒドロキシ酸水溶液の品質と電気効率の 観点から、バイポーラ膜と陽イオン交換膜と を交互に配列し、酸室と塩基室を形成させた 二室式水分解電気透析装置を用いて、α-ヒド ロキシ金属塩水溶液中の金属カチオンに陽イ オン交換膜中を移動させる方法が好ましい。

 本発明におけるバイポーラ膜としては、� ��来公知のバイポーラ膜、すなわち陽イオン� ��換膜と陰イオン交換膜とを貼り合わせた構� ��を有するバイポーラ膜を使用できる。具体� ��には、例えば、ネオセプタBP-1(株式会社ア� �トム製)を挙げることができる。陽イオン交� ��膜としてはネオセプタCMB(株式会社アストム 製)、陰イオン交換膜としてはネオセプタAHA(� ��式会社アストム製)を挙げることができる。

 本発明における電気透析工程の一例とし� ��バイポーラ膜と陽イオン交換膜からなる二� ��法について説明する。本法においては、α-� ��ドロキシ酸水溶液を酸室より回収し、塩基� ��金属水溶液を塩基室より回収する。

 図1に、本法において使用される水分解電 気透析装置の代表的な様態の概略図を示す。 図1において、水分解電気透析装置は、陽電� �1および陰電極2の間に、膜としてバイポーラ 膜(B)3、陽イオン交換膜(C)4の2種類が交互に配 列され、酸室7および塩基室8の二室が形成さ� ��ている。バイポーラ膜(B)3と陽電極1との空� �5、およびバイポーラ膜(B)3と陰電極2の空隙6� ��は電極液が満たされている。ここで、バイ� ��ーラ膜(B)3の陰イオン交換体側と陽イオン交 換膜(C)4の間の室が塩基室8、バイポーラ膜(B)3 の陽イオン交換体側と陽イオン交換膜(C)4の� �の室が酸室7となる。

 本発明において、上記公知の水分解電気� ��析装置を使用した水分解電気透析工程は、� ��室7、塩基室8のそれぞれの室に供給する液� �外部タンクを設けて、それぞれの室と外部� �ンクとの間で液を循環させながら電気透析� �行う方法が好ましく用いられる。

 原料であるα-ヒドロキシ酸金属塩水溶液� ��酸室7に供給し、通電を行うことで金属カチ オンは、陽イオン交換膜(C)4を通過して塩基� �8に移動し、このときバイポーラ膜(B)3から生 成したOH-イオンと結合して塩基性金属水溶液 となる。また、酸室7ではバイポーラ膜から� �成したプロトンとα-ヒドロキシ酸アニオン� �結合して非解離性のα-ヒドロキシ酸となり� �そのまま酸室7に留まり回収することができ� ��。水分解電気透析時の温度は、通常5~70℃、 好ましくは20~50℃で行われる。尚、分離した� ��基性金属塩水溶液は、濃縮してまたはしな� ��で、前工程のα-ヒドロキシ酸アンモニウム� ��水溶液のアルカリ処理に利用できる。

 一方、α-ヒドロキシ酸アンモニウム塩の� ��水分解に使用する塩基性金属類がカルシウ� ��、ストロンチウム、バリウムおよびラジウ� ��からなる群から選択される一種以上の水酸� ��物、酸化物及び炭酸塩からなる群から選択� ��れる一種以上である場合、脱塩方法として� ��、固液分離法が選択される。この場合の塩� ��性金属類としては、例えば、酸化カルシウ� ��、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸� ��ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、� ��酸ストロンチウム、酸化バリウム、水酸化� ��リウム、炭酸バリウム、酸化ラジウム、水� ��化ラジウム、炭酸ラジウム等を挙げること� ��できるが、水酸化カルシウムや酸化カルシ� ��ムが好ましい。

 この場合、得られるα-ヒドロキシ酸金属� ��はスラリーであり、このα-ヒドロキシ酸金� ��塩スラリーに直接硫酸を添加して、α-ヒド� ��キシ酸水溶液と硫酸金属塩を生成すること� ��できるし、一旦、α-ヒドロキシ酸金属塩を� ��心分離等の方法で固液分離した後、水或い� ��α-ヒドロキシ酸金属塩飽和水溶液を用いて� ��α-ヒドロキシ酸金属塩結晶を洗浄し、不純� ��の除去を行った上で硫酸を添加することも� ��きる。洗浄することによって、製品への混� ��が懸念される様々な不純物を低減すること� ��でき、α-ヒドロキシ酸の品質を向上させる� ��とができる。

 本工程に使用する硫酸の濃度は任意の範� ��でよいが、最終的に得られるα-ヒドロキシ� ��水溶液の濃度を低くしないという観点から5 0重量%以上がよい。また、硫酸が接液する部� ��の腐食を防止するという観点から、希硫酸� ��りも濃硫酸の方が望ましく、一般的に市販� ��れている濃硫酸の濃度である95~98重量%程度� ��望ましい。

 また、硫酸を添加する時の温度は任意の� ��度とすることができるが、通常、α-ヒドロ� ��シ酸金属塩スラリーの流動状態がよく、α-� ��ドロキシ酸金属塩と硫酸との反応を効率よ� ��行う温度を下限とし、また該反応による反� ��熱によって突沸現象がおこらない温度を上� ��と考えると、50~80℃程度が望ましい。また� �硫酸の添加量はα-ヒドロキシ酸金属塩に対� �0.8~1.2当量の範囲から任意に選択され、好ま� ��くは0.9~1.1当量で、限りなく1当量に近いほ� �好ましい。

 硫酸を添加すると、硫酸金属塩のα-ヒド� ��キシ酸水溶液への溶解度が低いことから、� ��体の硫酸金属塩とα-ヒドロキシ酸水溶液が� ��られる。本工程で得られる硫酸金属塩には� ��々な水和物の形態が考えられるが、如何な� ��形態の結晶であってもよい。

 このようにして得られたα-ヒドロキシ酸� ��溶液と硫酸金属塩の混合物から、遠心分離� ��の固液分離を行うことでα-ヒドロキシ酸水� ��液を得ることができる。α-ヒドロキシ酸の� ��部は硫酸金属塩結晶中に付着水の形で存在� ��るが、硫酸金属塩結晶を洗浄することによ� ��て、このα-ヒドロキシ酸を回収することが� ��きる。硫酸金属塩の洗浄には通常、水を用� ��る。洗浄水の温度は特に限定されないが、� ��常は常温で行えばよい。但し、結晶中にα-� ��ドロキシ酸金属塩が存在する場合は、得ら� ��る硫酸金属塩結晶の品質向上の観点から温� ��を用いる方がよい。硫酸金属塩の水への溶� ��度に対する温度依存性がほとんどないのに� ��し、α-ヒドロキシ酸金属塩の水への溶解度� ��対する温度依存性が高いので、温水による� ��晶洗浄で、選択的にα-ヒドロキシ酸金属塩� ��洗浄除去することが可能となる。この場合� ��温水の温度は50~100℃がよく、好ましくは50~8 0℃がよい。

 洗浄方法は、遠心分離機中でのノズル洗� ��や、スラリーの向流接触洗浄等が挙げられ� ��。得られるα-ヒドロキシ酸水溶液濃度を低� ��させないためには、より少ない洗浄水量で� ��率よく洗浄するのがよい。

 本発明に係るα-ヒドロキシ酸の製造方法� ��よれば、α-ヒドロキシ酸は水溶液として得� ��ことができるが、当該α-ヒドロキシ酸水溶� ��中には様々な不純物が含まれる。例えば、� ��塩方法がイオン交換の場合、カチオン交換� ��は一部漏出した金属カチオン、アンモニウ� ��カチオンや全く吸着されないアニオン成分� ��が不純物として含まれ、また、アニオン交� ��では洗浄しきれていない金属カチオン、ア� ��モニウムカチオンやα-ヒドロキシ酸と同様� ��挙動を示すアニオン成分等が不純物として� ��まれる。

 一方、脱塩方法が電気透析の場合、脱塩� ��100%を達成することは困難で、一部金属カチ オン、アンモニウムカチオンが混入し、α-ヒ ドロキシ酸と同様の挙動を示すアニオン成分 等が不純物として含まれる。

 また、脱塩方法が固液分離法の場合、硫酸� ��属塩の溶解度分の金属カチオンと硫酸アニ� ��ン、前工程で使用した塩基性金属類由来の� ��その他金属カチオン、脱NH ₃ 工程での残存アンモニウムカチオン、酵素反 応副生成物であるアミノ酸類、菌体由来の培 地成分である微量成分、或いは硫酸アニオン が不純物として含まれる。

 得られるα-ヒドロキシ酸水溶液中に金属� ��チオン類や不純物アニオン成分が多く含ま� ��る場合、次工程における環状二量体エステ� ��合成反応を回分反応の繰り返し反応で行う� ��合、これらカチオン類やアニオン類が蓄積� ��れることによる影響を避けるため適度な濃� ��に低減する必要がある。また、アンモニウ� ��カチオンやアミノ酸類は着色の原因となり� ��製品ポリマーの物性に悪影響を与えるため� ��出来る限り低減することが望ましい。

 溶液中の金属カチオン類、アンモニウム� ��チオン等のカチオン性不純物は一般的なカ� ��オン交換法の操作によって精製・除去する� ��とができる。また、中性のアミノ酸類であ� ��ても、高濃度のグリコール酸水溶液中では� ��衡状態がカチオン性のものに偏っており、� ��じくカチオン交換によって精製・除去する� ��とが可能である。また、硫酸アニオンのよ� ��なアニオン性不純物も、一般的なアニオン� ��換法の操作によって精製・除去することが� ��能である。

 本発明はまた、上述した本発明に係るα-� ��ドロキシ酸の製造方法によって得られたα-� ��ドロキシ酸の水溶液を原料としてα-ヒドロ� ��シ酸オリゴマーを合成する工程と、α-ヒド� ��キシ酸オリゴマーを解重合させて環状二量� ��エステルを得る工程と、を含む環状二量体� ��ステルの製造法も含む。さらに、該環状二� ��体エステルを開環重合してポリα-ヒドロキ� ��酸を得る工程を含むポリα-ヒドロキシ酸の� ��造方法をも含む。本発明の方法で得られた� �-ヒドロキシ酸を原料として用いれば、着色� ��生じることなく、高品質の環状二量体エス� ��ルを得ることができる。

 以下、α-ヒドロキシ酸の例として、グリ� ��ール酸の場合を取り上げ、ポリマー合成ま� ��の製造方法を説明するが、α-ヒドロキシ酸� ��グリコール酸に限定されるものではない。

 グリコール酸オリゴマーを合成する工程� ��は、原料グリコール酸を必要に応じて脱水� ��合触媒の存在下に、減圧もしくは加圧下、� ��常100~250℃、好ましくは140~230℃の温度に加� �し、水の留出が実質的に無くなるまで縮合� �応を行う。縮合反応終了後、生成したグリ� �ール酸オリゴマーは、そのまま次工程の原� �として使用することができる。また、得ら� �たグリコール酸オリゴマーを反応系から取� �出して、ベンゼンやトルエンなどの非水溶� �で洗浄して、未反応物や低重合物または触� �などを除去してから使用することもできる� �グリコール酸オリゴマーは、環状でも直鎖� �でもよい。重合度は、特に限定されないが� �解重合反応を行う際の、グリコリド収率の� �から、融点(Tm)が通常140℃以上、好ましくは1 60℃以上、より好ましくは180℃以上のもので� ��ることが望ましい。ここで、Tmは示差走査� �量計(DSC)を用いて、不活性ガス雰囲気下、10� ��/分の速度で昇温して検出されるグリコール 酸オリゴマーの融点である。

 グリコール酸オリゴマーを解重合させて� ��リコリドを得る工程では、解重合方法は、� ��に限定されず、一般的な溶融解重合法や固� ��解重合法などを採用することができる。そ� ��場合の解重合反応系は、採用する解重合法� ��対応して、実質的にグリコール酸オリゴマ� ��のみからなる系と、グリコール酸オリゴマ� ��と極性有機溶媒とを含有する系の二つに大� ��される。

 実質的にグリコール酸オリゴマーのみか� ��なる解重合反応系を常圧下または減圧下に� ��いて加熱すると、解重合反応により生成し� ��グリコリドが昇華または蒸発する。よって� ��不活性ガスを吹き込む等の方法により、該� ��リコリドを解重合反応系外に排出すること� ��よりグリコリドを得ることができる。

 また、グリコール酸オリゴマーと極性有� ��溶媒とを含有する混合物からなる解重合反� ��系を加熱すると、解重合反応により生成し� ��グリコリドが極性有機溶媒と共留出する。� ��出物からグリコリドを晶析等の方法により� ��離して、グリコリドを回収することができ� ��。この場合も、常圧下または減圧下に解重� ��反応系を加熱して解重合反応を行う。

解重合法としては、原料として使用するグリ コール酸オリゴマーの重質物化防止やグリコ リドの生成効率の観点から、グリコール酸オ リゴマーを溶液相の状態で解重合させる溶液 解重合法が好ましい。

さらに、本発明で得られたグリコリドは、開 環重合法によりポリグリコール酸にすること ができる。開環重合は、触媒の存在下、通常 100℃以上の温度で行われるが、好ましくは160 ~180℃程度がよい。触媒としては、各種環状� �ステルの開環重合触媒として使用されてい� �ものであればよく、特に限定されないが、� �体的な例としては、例えば、スズ(Sn)、チタ� ��(Ti)、アルミニウム(Al)、アンチモン(Sb)、ジ� ��コニウム(Zr)、亜鉛(Zn)など金属化合物の酸� �物、ハロゲン化物、カルボン酸塩、アルコ� �シドなどが挙げられる。触媒の使用量は、� �般的に、環状エステルに対して少量でよく� �環状エステルを基準として、通常0.0001~0.5重� ��%、好ましくは0.001~0.1重量%の範囲内であれ� �よい。