EA029354B1 - Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации - Google Patents

Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации Download PDF

Info

Publication number
EA029354B1
EA029354B1 EA201200931A EA201200931A EA029354B1 EA 029354 B1 EA029354 B1 EA 029354B1 EA 201200931 A EA201200931 A EA 201200931A EA 201200931 A EA201200931 A EA 201200931A EA 029354 B1 EA029354 B1 EA 029354B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
caprolactam
aminocaproic acid
aca
carbohydrate
less
Prior art date
Application number
EA201200931A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201200931A1 (ru
Inventor
Рюдолф Филиппюс Мария Гёйт
Томас Ван Дер Дус
Лаурина Маделейне Рамсдонк
Original Assignee
Дженоматика, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженоматика, Инк. filed Critical Дженоматика, Инк.
Publication of EA201200931A1 publication Critical patent/EA201200931A1/ru
Publication of EA029354B1 publication Critical patent/EA029354B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02Preparation of lactams
    • C07D201/08Preparation of lactams from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. hydroxy carboxylic acids, lactones or nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/16Separation or purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D223/00Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D223/02Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D223/06Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D223/08Oxygen atoms
    • C07D223/10Oxygen atoms attached in position 2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Other In-Based Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения капролактама, который включает извлечение смеси, содержащей 6-аминокапроновую кислоту, из культуральной среды, включающей биомассу, и после чего осуществляют циклизацию 6-аминокапроновой кислоты в присутствии перегретого пара, таким образом, образуя капролактам, причем в указанной смеси массовое отношение углевода к 6-аминокапроновой кислоте составляет 0,03 или меньше.

Description

Изобретение относится к способу получения капролактама, который включает извлечение смеси, содержащей 6-аминокапроновую кислоту, из культуральной среды, включающей биомассу, и после чего осуществляют циклизацию 6-аминокапроновой кислоты в присутствии перегретого пара, таким образом, образуя капролактам, причем в указанной смеси массовое отношение углевода к 6аминокапроновой кислоте составляет 0,03 или меньше.
029354 Β1
029354
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу получения ε-капролактама (в дальнейшем, капролактам или САР) из полученной биохимически 6-аминокапроновой кислоты (в дальнейшем, 6-АСА).
Уровень техники
Капролактам представляет собой лактам, который может быть использован для производства полиамида, например нейлона-6. Из уровня техники известны различные способы получения капролактама из промышленных химических продуктов, которые включают получение капролактама из толуола или бензола. Эти соединения обычно получают из нефтепродуктов. Учитывая растущую потребность в получении материалов с использованием технологии, не загрязняющей окружающую среду, было бы желательно разработать способ, в котором капролактам получается из промежуточного соединения, которое может быть произведено из биологически возобновляемого источника, или, по меньшей мере, из промежуточного соединения, которое превращается в капролактам с использованием биохимического способа. Кроме того, было бы желательно разработать способ, который оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные химические способы, в которых используются промышленные химические продукты нефтехимического происхождения, в особенности способ с меньшей потребностью в энергии и/или с пониженным выбросом диоксида углерода, чем в указанных традиционных способах.
В документе ΥΘ 2005/068643 описано, что капролактам может быть получен из 6-АСА, которая была произведена биохимически, путем превращения 6-аминогекс-2-еновой кислоты (6-АНЕА) в присутствии фермента, обладающего активностью α,β-еноат-редуктазы. Для получения капролактама из 6АСА приведена ссылка на патент И8 6194572.
В патенте И8 6194572 описано получение капролактама путем обработки 6-аминокапроновой кислоты, эфира 6-аминокапроновой кислоты, или амида 6-аминокапроновой кислоты, или смесей, содержащих по меньшей мере два из указанных соединений, в присутствии перегретого пара, в котором получается газообразная смесь, содержащая капролактам и пар, причем процесс осуществляется в реакторе циклизации, в отсутствие катализатора, при температуре между 250 и 400°С под давлением между 0,5 и 2 МПа. В предпочтительном варианте осуществления капролактам получается из реакционной смеси, содержащей 6-аминокапроновую кислоту, эфир 6-аминокапроновой кислоты, или амид 6аминокапроновой кислоты, необязательно капролактам и необязательно олигомеры указанных соединений.
Способ, специально посвященный получению капролактама путем циклизации 6-АСА, полученной в процессе ферментации, подробно не описан в документе ΥΘ 2005/068643, а также не описана очистка полученного таким образом капролактама.
Авторы изобретения пришли к выводу, что, хотя возможно введение продукта биохимического процесса, непосредственно в реактор циклизации, если непосредственный продукт процесса ферментации (6-АСА в ферментационном бульоне) подвергается циклизации в реакторе циклизации, с использованием типичных условий циклизации, выход капролактама является относительно небольшим. Более того, авторы изобретения пришли к выводу, что очистка полученного таким образом сырого капролактама, является серьезной проблемой.
Цель настоящего изобретения заключается в разработке нового способа получения капролактама из 6-АСА, произведенного в биохимическом процессе, в частности такого способа, который позволяет получить хороший выход капролактама.
Следовательно, настоящее изобретение относится к способу получения капролактама, который включает извлечение смеси, содержащей 6-аминокапроновую кислоту, из культуральной среды, которая включает в себя биомассу, и после чего проводят циклизацию 6-аминокапроновой кислоты в присутствии перегретого пара, с образованием таким образом капролактама, где в указанной смеси соотношение масс углевода к 6-аминокапроновой кислоте составляет 0,03 или меньше. В частности, указанное соотношение может быть равно 0,025 или меньше, или 0,02 или меньше, или 0,01 или меньше, или даже меньше, чем 0,005. Указанное соотношение может быть равно нулю или больше, в частности 0,001 или больше. Таким образом, указанное соотношение будет находиться в диапазоне от 0 до 0,03.
Культуральной средой может быть в частности культуральная среда, используемая для производства 6-АСА в процессе ферментации. В изобретении термин "ферментация" используется в обычном смысле для промышленного процесса, в котором применяют организм для превращения по меньшей мере одного (органического) вещества по меньшей мере в одно другое (органическое) вещество. Процесс ферментации может протекать в аэробных, анаэробных условиях, т.е. при ограниченном поступлении кислорода.
В процессе ферментации получается ферментационный продукт. Указанный продукт содержит 6АСА, биомассу и некоторые другие компоненты, которые обычно присутствуют в ферментационном бульоне (питательные вещества, соли для буферного действия, и др., и побочные продукты, такие как этиловый спирт, глицерин, ацетат и др.). Авторы изобретения предполагают, что может быть достаточным выделение одного или больше специфических компонентов из 6-АСА до циклизации или проведение ферментации в условиях, в которых образуется незначительное количество таких компонентов (или
- 1 029354
компонента). Без связи с какой-либо теорией авторы полагают, что компоненты, которые предположительно влияют на выход капролактама, включают углеводы, в частности моносахариды из группы гексоз и пентоз, их олигомеры и полимеры, более конкретно глюкоза, фруктоза, манноза, сахароза, лактоза, изомальтоза, мальтоза, рибоза, арабиноза, ксилоза, крахмал, олигосахариды и полисахариды, такие как крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин; аминопроизводные соединений, отличающиеся от 6-АСА, в частности аминокислоты, отличающиеся от 6-АСА, белки и другие пептиды; органические кислоты; неорганические соли, в частности фосфатные соли, сульфатные соли; и биомасса (клеточная).
Обычно смеси, содержащие 6-АСА, подвергают обработке на одной или более предварительных стадий, до циклизации 6-АСА. Обычно биомассу отделяют от 6-АСА. Кроме того, вода и/или дополнительные компоненты, происходящие из ферментационной среды, могут быть отделены от 6-АСА. Концентрация 6-АСА, подвергающегося циклизации (концентрация циклизации), или, по меньшей мере, концентрация сырья, содержащего 6-АСА, которое вводят в реактор циклизации (концентрация в сырье), может изменяться в широком диапазоне.
Обычно концентрация 6-АСА при циклизации или концентрация в сырье составляет по меньшей мере 50 г/л 6-АСА, в частности по меньшей мере 100 г/л, в частности по меньшей мере больше 150 г/л или по меньшей мере 250 г/л. Еще более предпочтительно концентрация 6-АСА при циклизации или концентрация в сырье составляет по меньшей мере 250 г/л и наиболее предпочтительно концентрация составляет по меньшей мере 400 г/л. Верхний предел не является особенно существенным. Вообще допускается, чтобы сырье содержало твердый 6-АСА, до тех пор пока сырье остается технологичным. Обычно концентрация 6-АСА при циклизации или концентрация в сырье составляет 950 г/л или меньше, в частности 750 г/л или меньше, более конкретно 500 г/л или меньше.
Когда используется выражение "концентрация 6-АСА при циклизации или концентрация в сырье", оно включает мономеры 6-АСА и олигомеры 6-АСА, причем эти олигомеры могут образоваться, если сырье нагревается до циклизации.
Хотя в общем практически все остаточные компоненты из культуральной среды (питательные вещества, не прореагировавшие исходные материалы и другие компоненты, отличающиеся от воды и 6АСА), могут быть удалены до циклизации 6-АСА, на практике циклизация 6-АСА обычно протекает в присутствии одного или нескольких остаточных компонентов, отличающихся от воды. Обычно суммарная концентрация остаточных компонентов (отличающихся от воды) будет меньше, чем 40 мас.%, в частности меньше чем 30 мас.%, более конкретно меньше чем 20 мас.% или меньше чем 10 мас.%, в виде процентов от концентрации 6-АСА при циклизации или концентрации в сырье. В частности, суммарная концентрация остаточных компонентов (отличающихся от воды) может быть по меньшей мере 2 мас.%, по меньшей мере 5 мас.% или по меньшей мере 8 мас.%, в виде процентов от концентрации 6-АСА при циклизации или концентрации в сырье. Остаток, если он имеется, составляет вода.
В частности, на основе экспериментов, в которых 6-АСА подвергали циклизации в ферментационной среде, авторы изобретения предположили, что выгодно проводить циклизацию в отсутствие углеводов, или при низкой концентрации углеводов. Соответственно, в предпочтительном осуществлении способа смесь содержит меньше чем 5 г/л углеводов. В особенно предпочтительном варианте осуществления смесь, содержащая 6-АСА, включает меньше чем 2 г/л, в частности меньше чем 1 г/л, более конкретно меньше чем 0,5 г/л углеводов.
В одном варианте осуществления в качестве источника углевода для 6-АСА в ферментативном процессе используют источник углевода, отличающийся от углеводов, например жирную кислоту, аминокислоты, глицерин, уксусную кислоту, этиловый спирт. Предполагают, что такие источники углевода возможно менее склонны взаимодействовать с 6-АСА или капролактамом с образованием побочных продуктов, которые могут трудно удаляться.
В дополнительном варианте осуществления используется процесс ферментации с подпитываемой культурой. Здесь источник углевода, такой как углевод или другой источник углевода, постепенно добавляют в ферментационную среду в ходе получения 6-АСА.
С целью получения смеси, содержащей 6-АСА, произведенной путем ферментации углевода, в которой продукт ферментации имеет относительно низкое содержание углеводов, может быть осуществлена стадия сепарации для того, чтобы отделить 6-АСА от углевода.
Согласно изобретению необязательно проводить процесс ферментации при суммарном отношении углевода к 6-аминокапроновой кислоте равном 0,03 или меньше, а также проводить процесс ферментации при низкой концентрации углевода. Достаточно, чтобы указанное отношение составляло 0,03 или меньше в извлеченной смеси, содержащей 6-АСА, которая подвергается циклизации. Однако выгодно завершать процесс ферментации при отношении по меньшей мере 0,03 или меньше и/или завершать ферментацию при низкой концентрации углевода, в частности при концентрации меньше чем 5 г/л. Путем ограничения углеводного питания (или без подачи углевода) в некоторый момент ферментативного процесса микроорганизмы вызывают снижение концентрации углевода, поскольку они метаболизируют углевод в качестве источника углевода (например, с образованием 6-АСА). Таким образом, указанное отношение и/или низкая концентрация углевода также может быть достигнута, когда исходят из условий, в которых указанное отношение и/или концентрация углевода были повышенными.
- 2 029354
В варианте осуществления процесс ферментации проводят на всем протяжении процесса или, по меньшей мере, в конце процесса ферментации в условиях ограничения источника углевода, т.е. в условиях, когда ограничен рост микроорганизма за счет ограничения подачи углеводного питательного вещества. Такой способ считается особенно выгодным, поскольку, при необходимости, может быть исключена специальная стадия разделения с целью отделения 6-АСА от избытка питательного вещества. Предусматривается, что особенно выгодными являются условия ограниченной подачи углевода, в случае использования углевода в качестве источника углевода. Условия (когда среди прочего концентрация углевода является низкой) могут непосредственно привести к низкой концентрации углевода в смеси, содержащей 6-АСА. В специальном варианте осуществления процесс ферментации не проводят в условиях ограниченной подачи углевода до осуществления указанного способа в условиях ограниченной подачи углевода. Таким образом, на начальном периоде могут быть использованы условия роста (в течение которых источник углевода может поступать в систему), что может быть выгодно для повышения производительности по 6-АСА. Затем выбирают условия ограниченной подачи углевода, когда микроорганизм настолько интенсивно превращает источник углевода, что реализуется режим ограниченной концентрации углевода (обычно после прекращения подачи любого источника углевода).
В одном варианте осуществления извлечение смеси, содержащей 6-АСА, включает выделение 6АСА из клеточной массы на стадии предварительной обработки, в частности с использованием методики, выбранной из группы: фильтрация в тангенциальном потоке, микрофильтрация, другие виды фильтрации или центрифугирование.
В одном варианте осуществления извлечение смеси, содержащей 6-АСА, включает отделение 6АСА от одного или нескольких других соединений с аминогруппой на стадии предварительной обработки, в частности отделение от одного или нескольких соединений, выбранных из группы других аминокислот, пептидов и белков.
В частности, предполагают, что в способе, в котором смесь, содержащая 6-АСА, имеет низкое содержание углеводов, может быть исключена отдельная стадия разделения одного или нескольких соединений с аминогруппой и 6-АСА, при поддержании относительно высокого выхода и/или обеспечении относительно простой очистки капролактамного продукта, полученного путем циклизации.
В одном варианте осуществления извлечение смеси, содержащей 6-АСА, включает отделение 6АСА от одного или нескольких полимеров, таких как один или несколько полимеров, выбранных из группы полисахариды, полипептиды и белки. Для этой цели особенно применимой является ультрафильтрация, когда 6-АСА извлекается с фильтратом. Для ультрафильтрации обычно выбирают фильтр с отсечкой выше молекулярной массы 6-АСА и меньше молекулярной массы полимера (полимеров), который должен быть отделен от 6-АСА.
В одном варианте осуществления извлечение смеси, содержащей 6-АСА, включает стадию удаления воды до циклизации 6-АСА. Обычно может удаляться только часть воды, причем оставшаяся вода в смеси, содержащей 6-АСА, может превращаться в пар, в присутствии которого происходит циклизация 6-АСА. Удаление воды, в частности, может быть осуществлено путем испарения воды.
В одном варианте осуществления извлечение включает разделение 6-АСА от одной или нескольких солей. Однако способ согласно изобретению может быть осуществлен без стадии, на которой 6-АСА отделяется от одной или нескольких солей. Предполагают, что циклизация соответствующим образом может быть осуществлена в присутствии солей, например фосфатных или сульфатных солей, и что, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления, присутствие соли может быть выгодным, поскольку соль может действовать как катализатор циклизации.
Обычно процесс циклизации может быть основан на известном способе циклизации, который описан, например, в патентах И8 №6194572 или 3658810.
Обычно, циклизацию проводят при температуре в диапазоне от 250 до 400°С. В частности, температура может составлять 275°С или больше, 280°С или больше, 290°С или больше, или 300°С или больше. В частности, температура может составлять 375°С или меньше, 360°С или меньше, 340°С или меньше или 330°С или меньше. Предпочтительной является относительно низкая температура, при которой менее распространены побочные процессы; особенно при температуре выше 330-340°С могут возникать нежелательные процессы, например декарбоксилирования и/или деаминирования 6-АСА. Относительно высокая температура является предпочтительной для быстрого протекания реакции. С учетом этих соображений, в частности, температура может быть выбрана в диапазоне 290-330°С.
Обычно, циклизацию проводят под давлением в диапазоне от 0,3 до 2 МПа. В частности, давление может составлять 0,5 МПа или больше, 0,8 МПа или больше или 1,0 МПа или больше. В частности, давление может составлять 1,5 МПа или меньше, 1,4 МПа или меньше или 1,2 МПа или меньше. Относительно высокое давление является выгодным для быстрого протекания реакции. Давление может быть увеличено путем подачи сжатого пара в реактор циклизации, где 6-АСА подвергается циклизации. Следствием такого приема является то, что с повышением давления обычно будет выделяться больше водного конденсата, который разбавляет продукт. С учетом этих соображений, в частности, давление может быть выбрано в диапазоне от 0,8 до 1,5 МПа.
Кроме того, изобретение относится к способу очистки капролактама, который включает обработку
- 3 029354
продукта, содержащего капролактам, полученный по способу согласно изобретению по меньшей мере на одной стадии дистилляции, таким образом, получается фракция, обогащенная капролактамом. Предпочтительно, указанный способ включает по меньшей мере одну стадию дистилляции с целью удаления из капролактама легких продуктов (т.е. соединений, имеющих температуру кипения ниже, чем капролактам) и стадию дистилляции для удаления тяжелых продуктов (т.е. соединений, имеющих температуру кипения выше, чем капролактам). Соответствующие условия процесса могут быть основаны на технологии, известной из уровня техники, например патента ЕР-А 1062203.
Предпочтительно обогащенную капролактамом фракцию, полученную путем дистилляции, обрабатывают на стадии кристаллизации и, таким образом, получают кристаллический капролактам. Кристаллы капролактама могут быть выделены из оставшейся жидкой фазы, по существу, известными приемами, например с использованием фильтрации или центрифугирования.
Выделенные кристаллы могут быть очищены дополнительно, например, по существу, известными приемами плавления и быстрого испарения.
После этого капролактам может быть использован для получения полимера, в частности полиамида, причем получение включает полимеризацию капролактама, полученного по способу согласно изобретению, необязательно в присутствии одного или нескольких дополнительных полимеризующихся соединений.
Относительно ферментативного производства 6-АСА следует отметить, что оно может быть осуществлено, по существу, известным способом.
В специальном варианте осуществления 6-АСА производят ферментативно из 6-аминогекс-2еновой кислоты или 6-амино-2-гидроксигексановой кислоты, например, с использованием клеткихозяина, как описано в документе ΨΘ 2005/068643, в условиях ферментации.
В дополнительном специальном варианте осуществления 6-АСА получают из альфакетопимелиновой кислоты, с использованием биокатализатора, обладающего активностью декарбоксилазы и/или активностью аминотрансферазы, например способом, описанным в ΨΘ 2009/113855.
Теперь изобретение будет проиллюстрировано сравнительным примером и некоторыми примерами, однако, по существу, изобретение не ограничивается объемом примеров.
Сравнительный пример А.
Ферментационный бульон получают из процесса ферментации с культурой Е.Сой для производства промышленного фермента. Биомассу удаляют из бульона путем микрофильтрации. Затем удаляют биополимеры, в том числе целевой продукт, с помощью ультрафильтрации. Путем добавления 6-АСА в оставшийся ферментационный бульон, готовят модельный ферментационный бульон для процесса ферментации 6-АСА, в котором получают 6-АСА с титром 150 г/л. Общее содержание углеводов в указанной смеси составляет 6,3 г/л (т.е. массовое отношение углевод/6-АСА составляет 0,042). Полученную смесь продукта концентрируют в вакууме в испарителе с принудительной циркуляцией при 40°С. Концентрированная смесь содержит 48,3 мас.% воды, 42,1 мас.% 6-АСА, 1,8 мас.% углеводов и 7,8 мас.% других компонентов бульона (органические кислоты, неорганические ионы и др.).
Смесь (1 кг) полученного таким образом концентрированного продукта поступает в двухлитровый перемешиваемый реактор. Реактор закрывают и его содержимое продувают инертным газом - азотом. В течение всего эксперимента давление в реакторе поддерживают равным 1,2 МПа с помощью регулятора на выходной линии наверху реактора. После включения перемешивания со скоростью 1000 об/мин содержимое реактора постепенно нагревают приблизительно в течение 25 мин приблизительно до 315°С, с помощью электронагрева через стенку. В течение указанного периода вода, присутствующая в смеси продукта, постепенно испаряется и конденсируется в холодильнике для паров, находящемся в выходном патрубке из реактора. Извлеченную фракцию конденсата взвешивают и анализируют с использованием ЖХВД для определения 6-АСА, капролактама и его линейных и циклических олигомеров. Когда температура содержимого реактора достигнет заданной температуры около 315°С, начинают подачу воды с регулируемой скоростью между 400 и 800 г/ч. Указанную воду подают по подводящему трубопроводу ниже мешалки, где образуется пар в реакторе, когда вода контактирует с горячим содержимым реактора. Пар и десорбированные паром продукты покидают реактор через выходной патрубок наверху реактора. Фракции конденсата взвешивают и анализируют с использованием ЖХВД для определения содержания 6-АСА, капролактама и его линейных и циклических олигомеров. В указанных условиях для завершения реакции требуется 5 ч. В этом эксперименте капролактам получают с выходом 67 мол.% (рассчитан как отношение всего капролактама, определенного в извлеченных фракциях конденсированного продукта, к суммарному количеству 6-АСА, которое первоначально подается в реактор).
Пример 1.
Ферментационный бульон готовят таким же образом, как описано в сравнительном примере А, с тем отличием, что первоначальную ферментацию продолжают в течение времени, достаточного для получения пониженного содержания остаточных углеводов в ферментационном бульоне. Таким образом, получают аналогичную модельную ферментационную смесь, как в сравнительном примере А, но теперь концентрация углеводов в этом модельном бульоне составляет 1,3 г/л, и отношение масс углевод/6-АСА равно 0,0087. Используя такую же методику для превращения 6-АСА в капролактам, что описана в срав- 4 029354
нительном примере А, окончательно получают капролактам с выходом 85 мол.%.
Пример 2.
Повторяют пример 1 с тем отличием, что концентрация остаточных углеводов в окончательно полученном модельном ферментационном бульоне дополнительно снижена до 0,3 г/л (путем увеличения времени ферментации); в результате отношение масс углевод/6-АСА снижается до 0,0020. Используя такую же методику для превращения 6-АСА в капролактам, что описана в сравнительном примере А, окончательно получают капролактам с выходом 94 мол.%.
Приведенные примеры демонстрируют, что может быть достигнут высокий выход капролактама, если отношение масс углевод/6-АСА в ферментационном бульоне снижается до низкого значения.

Claims (15)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения капролактама, который включает извлечение смеси, содержащей 6аминокапроновую кислоту, из культуральной среды, которая содержит биомассу и один или несколько углеводов, после чего проводят циклизацию 6-аминокапроновой кислоты в присутствии перегретого пара с образованием капролактама, причем в указанной смеси массовое отношение углевода к 6аминокапроновой кислоте составляет 0,03 или меньше.
  2. 2. Способ по п.1, в котором смесь содержит меньше чем 5 г/л углеводов, предпочтительно меньше чем 2 г/л и более предпочтительно меньше чем 0,5 г/л.
  3. 3. Способ по п.2, в котором смесь содержит меньше чем 2 г/л углеводов.
  4. 4. Способ по п.3, в котором смесь содержит меньше чем 0,5 г/л углеводов.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором 6-аминокапроновую кислоту получают микробиологически, причем микробиологическое получение заканчивают, по меньшей мере, в условиях ограниченной подачи углевода.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором 6-аминокапроновую кислоту получают микробиологически, причем микробиологическое получение заканчивают, по меньшей мере, при суммарной концентрации углеводов в культуральной среде меньше чем 5 г/л, предпочтительно меньше чем 2 г/л и более предпочтительно меньше чем 0,5 г/л углеводов.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором 6-аминокапроновую кислоту выделяют из биомассы с использованием по меньшей мере одной методики, выбранной из группы: фильтрация в тангенциальном потоке, микрофильтрация, другие виды фильтрации или центрифугирование.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором извлечение смеси включает разделение 6аминокапроновой кислоты и одного или нескольких полимеров, выбранных из группы полисахаридов, полипептидов и белков.
  9. 9. Способ по п.8, в котором 6-аминокапроновую кислоту отделяют от одного или нескольких полимеров путем ультрафильтрации.
  10. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором смесь подвергают удалению воды до циклизации 6аминокапроновой кислоты.
  11. 11. Способ по любому из пп.1-10, в котором циклизацию проводят при температуре в диапазоне от 250 до 400°С.
  12. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором циклизацию проводят под давлением в диапазоне от 0,3 до 2 МПа.
  13. 13. Способ по любому из пп.1-12, в котором продукт, содержащий капролактам, дополнительно очищают по меньшей мере на одной стадии дистилляции, получая фракцию, обогащенную капролактамом.
  14. 14. Способ по п.13, в котором одно или несколько соединений, имеющих температуру кипения ниже, чем капролактам и одно или несколько соединений, имеющих температуру кипения выше, чем капролактам, отделяют от капролактама путем дистилляции, получая фракцию, обогащенную капролактамом, и указанную фракцию обрабатывают на стадии кристаллизации, получая кристаллический капролактам.
  15. 15. Способ по любому из пп.1-14, в котором полученный капролактам далее полимеризуют, необязательно в присутствии одного или нескольких дополнительных полимеризующихся соединений.
EA201200931A 2009-12-22 2010-12-22 Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации EA029354B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09180383 2009-12-22
PCT/NL2010/050878 WO2011078668A1 (en) 2009-12-22 2010-12-22 The preparation of caprolactam from 6-amino caproic acid obtained in a fermentation process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201200931A1 EA201200931A1 (ru) 2013-01-30
EA029354B1 true EA029354B1 (ru) 2018-03-30

Family

ID=41818720

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200931A EA029354B1 (ru) 2009-12-22 2010-12-22 Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации
EA201792404A EA201792404A1 (ru) 2009-12-22 2010-12-22 Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201792404A EA201792404A1 (ru) 2009-12-22 2010-12-22 Получение капролактама из 6-аминокапроновой кислоты, полученной в процессе ферментации

Country Status (9)

Country Link
US (3) US20130030146A1 (ru)
JP (6) JP5777067B2 (ru)
CN (2) CN104177282B (ru)
BR (2) BR122017013721A8 (ru)
EA (2) EA029354B1 (ru)
MY (3) MY161889A (ru)
TW (3) TWI537386B (ru)
UA (1) UA105409C2 (ru)
WO (1) WO2011078668A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI537386B (zh) * 2009-12-22 2016-06-11 Dsm智慧財產有限公司 由發酵法獲得的6-胺己酸製備己內醯胺
WO2014182016A1 (ko) * 2013-05-06 2014-11-13 한국생명공학연구원 6-아미노카프로산의 생물학적 합성 및 이를 위한 형질전환 미생물
US10087472B2 (en) 2013-05-06 2018-10-02 Korea Research Institute Of Bioscience And Biotechnology Biological synthesis of 6-aminocaproic acid and transgenic microorganism therefor
WO2016048048A1 (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 한국생명공학연구원 신규 카프로락탐 전환 효소를 이용한 ε-카프로락탐의 제조 방법
WO2016164748A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Invista North America S.A.R.L. Materials and methods for the selective recovery of monovalent products from aqueous solutions using continuous ion exchange
RU2640657C1 (ru) * 2017-02-15 2018-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Способ выделения капролактама из содержащих капролактам и его олигомеры полимеров
WO2020060970A1 (en) 2018-09-18 2020-03-26 Invista North America S.A.R.L. Systems and methods for recovering amines and their derivates from aqueous mixtures
JP7205275B2 (ja) * 2018-09-21 2023-01-17 日立金属株式会社 ガリウムの回収方法
CN109280023B (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 河北美邦工程科技股份有限公司 一种己内酰胺连续结晶纯化方法
IT201800021409A1 (it) 2018-12-28 2020-06-28 Aquafil S P A Processo per la produzione di epsilon caprolattame dall’acido 6-aminocaproico.
JP7196669B2 (ja) * 2019-02-14 2022-12-27 日立金属株式会社 ガリウムの回収方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999011616A1 (en) * 1997-09-03 1999-03-11 Alliedsignal Inc. A process for the purification of caprolactam obtained from the depolymerization of polyamide-containing carpet
US6194572B1 (en) * 1997-02-19 2001-02-27 Dsm N.V. Process to prepare ε-caprolactam
WO2005068643A2 (en) * 2004-01-19 2005-07-28 Dsm Ip Assets B.V. Biochemical synthesis of 6-amino caproic acid
US20070149777A1 (en) * 2004-06-10 2007-06-28 Board Of Trustees Of Michigan State University Synthesis of caprolactam from lysine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1268869A (en) 1968-09-04 1972-03-29 Teijin Ltd PROCESS FOR THE PREPARATION OF epsilon-CAPROLACTAM
EP0860431A1 (en) * 1997-02-19 1998-08-26 Dsm N.V. Process to prepare e-caprolactam
EP0943608A1 (en) * 1998-03-20 1999-09-22 Dsm N.V. Process for the continuous purification of crude epsilon--caprolactam
DE10255508A1 (de) * 2002-11-27 2004-06-17 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Kultivierung von Zellen zur Produktion von Substanzen
US7145713B2 (en) * 2004-07-13 2006-12-05 Montana State University Techniques for recovering optical spectral features using a chirped optical field
US7947483B2 (en) * 2007-08-10 2011-05-24 Genomatica, Inc. Methods and organisms for the growth-coupled production of 1,4-butanediol
TWI787575B (zh) 2008-03-11 2022-12-21 美商吉諾瑪蒂卡股份有限公司 由α-酮庚二酸製備6-胺己酸之技術
TWI537386B (zh) * 2009-12-22 2016-06-11 Dsm智慧財產有限公司 由發酵法獲得的6-胺己酸製備己內醯胺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194572B1 (en) * 1997-02-19 2001-02-27 Dsm N.V. Process to prepare ε-caprolactam
WO1999011616A1 (en) * 1997-09-03 1999-03-11 Alliedsignal Inc. A process for the purification of caprolactam obtained from the depolymerization of polyamide-containing carpet
WO2005068643A2 (en) * 2004-01-19 2005-07-28 Dsm Ip Assets B.V. Biochemical synthesis of 6-amino caproic acid
US20070149777A1 (en) * 2004-06-10 2007-06-28 Board Of Trustees Of Michigan State University Synthesis of caprolactam from lysine

Also Published As

Publication number Publication date
US20160200677A1 (en) 2016-07-14
CN102686562A (zh) 2012-09-19
BR122017013721A2 (ru) 2011-06-30
MY196967A (en) 2023-05-15
EA201200931A1 (ru) 2013-01-30
MY161889A (en) 2017-05-15
UA105409C2 (ru) 2014-05-12
TWI624546B (zh) 2018-05-21
EA201792404A1 (ru) 2018-03-30
JP2015180635A (ja) 2015-10-15
JP2023099166A (ja) 2023-07-11
TWI537386B (zh) 2016-06-11
TW201129699A (en) 2011-09-01
US20130030146A1 (en) 2013-01-31
CN104177282B (zh) 2017-06-27
CN104177282A (zh) 2014-12-03
JP5777067B2 (ja) 2015-09-09
US20210171459A1 (en) 2021-06-10
JP2021098720A (ja) 2021-07-01
TW201726922A (zh) 2017-08-01
BR122017013721A8 (pt) 2018-01-02
JP6499225B2 (ja) 2019-04-10
WO2011078668A1 (en) 2011-06-30
JP2019115352A (ja) 2019-07-18
JP2013515050A (ja) 2013-05-02
TWI563090B (en) 2016-12-21
BR112012015506A2 (pt) 2015-09-22
CN102686562B (zh) 2014-07-16
MY177957A (en) 2020-09-28
JP2017214358A (ja) 2017-12-07
TW201615838A (zh) 2016-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6499225B2 (ja) 発酵プロセスで得られた6−アミノカプロン酸からのカプロラクタムの調製
US10759737B2 (en) Method for extracting 1,5-pentanediamine from solution system containing 1,5-pentanediamine salt
JP2011103903A (ja) 再生可能な供給原料からのポリ乳酸(pla)の生産のためのプロセス
JP6459514B2 (ja) 糖液の製造方法
WO2010129637A1 (en) A system and process for separating pure chemicals from biomass extract
US8663342B2 (en) Process for producing nitrogen-containing composition
US10597688B2 (en) Method for preparing fermentable sugar from wood-based biomass
EP3057931B1 (en) Ammonium bisulfate catalyzed dehydration of beta-hydroxy acids
CN110540499B (zh) 一种二元酸胺盐的提取纯化方法
JP2011211993A (ja) 微生物によるγ−アミノ酪酸(GABA)の生産方法
US20150031092A1 (en) Process for pretreatment of the lignocellulosic biomass with a hydrated inorganic salt making it possible to obtain a cellulosic fraction and a hemicellulosic fraction
CN110540500B (zh) 一种二元酸胺盐的提取纯化方法-杂质结晶
US4927757A (en) Production of substantially pure fructose
SK500332008A3 (sk) Spôsob výroby D-galaktózy