JP2015057967A - Production method of amide compound and production device of amide compound - Google Patents

Production method of amide compound and production device of amide compound Download PDF

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努 石田
渡辺 重男
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient production method of an industrially very important amide compound, and a production device of an amide compound suitably used in the method.SOLUTION: A method of producing an amide compound by using a microbial bacterial cell containing nitrile-hydratase and/or a bacterial cell-treated product thereof is characterized by supplying to a reaction tank after mixing a pH modifier with an aqueous medium and/or a mixture of an aqueous medium to be supplied to the reaction tank. A production device of an amide compound is equipped with: a reaction tank for producing an amide compound by using a microbial bacterial cell containing nitrile-hydratase and/or a bacterial cell-treated product thereof; and a supply line for supplying a mixture of a pH modifier with an aqueous medium and/or a mixture containing an aqueous medium.

Description

本発明は、微生物菌体および/またはその菌体処理物を触媒として用い、ニトリル化合物を水和したアミド化合物を得るアミド化合物の製造方法、ならびにアミド化合物の製造装置に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an amide compound and an apparatus for producing an amide compound, which use a microbial cell and / or a treated product thereof as a catalyst to obtain an amide compound hydrated with a nitrile compound.

アミド化合物の主要な製造方法の一つとして、ニトリル化合物を原料とする水和法は多くの場合に用いられており、アクリルアミド等のアミド化合物の工業的製法としては、例えば、ラネー銅等などの金属銅触媒を触媒として用い、アクリロニトリル等のニトリル化合物を水和する方法、あるいは近年ではニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物等を触媒として用い、ニトリル化合物を水和する方法が知られている。   As one of the main production methods of amide compounds, a hydration method using a nitrile compound as a raw material is used in many cases, and as an industrial production method of amide compounds such as acrylamide, for example, Raney copper or the like A method of hydrating a nitrile compound such as acrylonitrile using a metal copper catalyst as a catalyst, or a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof in recent years as a catalyst to hydrate a nitrile compound. How to do is known.

微生物菌体および/またはその菌体処理物を触媒として用いる方法は、アクリロニトリル等のニトリル化合物の転化率および選択率が高いことから工業的に注目を浴びている。   The method of using microbial cells and / or treated cells thereof as a catalyst has attracted industrial attention because of the high conversion rate and selectivity of nitrile compounds such as acrylonitrile.

アクリロニトリル等のニトリル化合物は、水またはアミド化合物水溶液への溶解度が常温では十分に高いとは言えず、ニトリル化合物の水への溶解が不十分である場合、ニトリル化合物と菌体触媒との接触が不十分となり、生産性の低下、触媒の劣化、及び、ニトリル化合物の気相部への蒸発によるロスの増加等の悪影響が起こる。反応液やアミド化合物水溶液へのニトリル化合物の溶解度は反応液を強く攪拌することで向上させることができるが、このような強い攪拌は菌体触媒の損傷及びそれによる活性の低下をもたらすことがあり好ましくない。   Nitrile compounds such as acrylonitrile cannot be said to have a sufficiently high solubility in water or an aqueous solution of an amide compound at room temperature, and if the nitrile compound is not sufficiently dissolved in water, contact between the nitrile compound and the cell catalyst Inadequate, adverse effects such as a decrease in productivity, catalyst deterioration, and an increase in loss due to evaporation of the nitrile compound into the gas phase occur. The solubility of the nitrile compound in the reaction solution or amide compound aqueous solution can be improved by vigorous stirring of the reaction solution, but such strong stirring may lead to damage of the cell catalyst and resulting decrease in activity. It is not preferable.

例えば特許文献1では、菌体および水からなる混合物に攪拌下、アクリロニトリルを断続的に滴下することにより反応させることが適当と記載されている。また特許文献2には、反応液流体の単位体積あたりの攪拌所要動力を0.08〜0.7kW/mの範囲内で攪拌を行うことでニトリル化合物と生体触媒の接触や分散性を良好にし、製造コストや環境負荷の抑制されたアミド化合物を製造する方法が開示されている。また特許文献3には、微生物触媒が添加されている水系媒体に、水系媒体を攪拌しながらアクリロニトリルを供給して、水系媒体においてアクリルアミドを製造する方法において、アクリロニトリルを水系媒体に供給するアクリロニトリル供給管の供給口を水系媒体中に配置してアクリロニトリルを供給する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1〜3の方法においても、菌体触媒を効率良く使用するには不十分であり、未だ検討の余地が残されている。 For example, Patent Document 1 describes that it is appropriate to cause a reaction by intermittently dropping acrylonitrile while stirring into a mixture of bacterial cells and water. Patent Document 2 also provides good contact and dispersibility between the nitrile compound and the biocatalyst by stirring the required power per unit volume of the reaction fluid within the range of 0.08 to 0.7 kW / m 3. Thus, a method for producing an amide compound with reduced production cost and environmental burden is disclosed. Patent Document 3 discloses an acrylonitrile supply pipe for supplying acrylonitrile to an aqueous medium in a method of supplying acrylonitrile to an aqueous medium to which a microbial catalyst is added while stirring the aqueous medium to produce acrylamide in the aqueous medium. There has been proposed a method for supplying acrylonitrile by disposing the supply port in an aqueous medium. However, the methods of Patent Documents 1 to 3 are insufficient to efficiently use the bacterial cell catalyst, and there is still room for investigation.

特公昭56−38118号公報Japanese Patent Publication No. 56-38118 国際公開第09/113654号パンフレットWO09 / 113654 pamphlet WO2011/078184WO2011 / 078184

微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いたニトリル化合物の水和反応においては、菌体触媒の活性を良好に保つための好適なpHの範囲が存在し、通常、反応混合物のpHが反応に好適な範囲になるように、pH調節剤を反応槽へ供給する方法が用いられる。例えば、反応に好適なpHが7よりも小さい場合には酸をpH調節剤として反応槽へ供給する方法や、反応に好適なpHが7よりも大きい場合には塩基をpH調節剤として反応槽へ供給する方法が用いられる。   In the hydration reaction of a nitrile compound using a microbial cell and / or a treated product thereof, there is a suitable pH range in order to keep the activity of the cell catalyst good, and usually the pH of the reaction mixture is A method is used in which the pH regulator is supplied to the reaction vessel so that it is in a range suitable for the reaction. For example, when the pH suitable for the reaction is less than 7, a method of supplying an acid as a pH regulator to the reaction vessel, or when the pH suitable for the reaction is greater than 7, the reaction vessel using a base as the pH regulator. The method of supplying to is used.

菌体触媒はその活性を良好に保つための好適なpHの範囲を逸脱すると活性が低下するため、通常は反応槽は活性を良好に保つために好適なpHに維持され反応が行われる。反応槽のpHを維持するために、pH調節剤が反応槽へ供給され、通常は混合されることなどにより分散し反応槽のpHは調節される。   Since the activity of the bacterial cell catalyst decreases when it deviates from a suitable pH range for keeping its activity good, the reaction tank is usually maintained at a suitable pH for carrying out the reaction in order to keep the activity good. In order to maintain the pH of the reaction vessel, a pH adjusting agent is supplied to the reaction vessel, and is usually dispersed by mixing and the pH of the reaction vessel is adjusted.

しかしながら、本発明者らの検討によれば、pH調節剤を単独で反応槽へ供給する場合、pH調節剤が反応槽へ供給された後に分散してpHが適正に制御されたとしても、触媒の活性が低下してしまうことが判明した。反応槽のpHが好適な範囲であってもpH調節剤供給口付近が高濃度のpH調節剤により一時的にpHの好適な領域を逸脱しており、菌体触媒は、金属触媒と異なり、pHの好適な領域を逸脱した反応混合物にさらされると活性が低下し、元の活性までは回復しないと推定される。   However, according to the study by the present inventors, when the pH regulator is supplied to the reaction tank alone, even if the pH regulator is dispersed after being supplied to the reaction tank and the pH is appropriately controlled, the catalyst It has been found that the activity of is reduced. Even if the pH of the reaction vessel is within a suitable range, the vicinity of the pH regulator supply port deviates temporarily from a suitable pH range due to a high concentration of pH regulator, and the cell catalyst is different from a metal catalyst, It is estimated that exposure to reaction mixtures that deviate from the preferred region of pH decreases the activity and does not recover to the original activity.

本発明の課題は、菌体触媒の活性を低下させずにアミド化合物を効率的に製造する方法、および当該方法において好適に用いられるアミド化合物の製造装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing an amide compound without reducing the activity of the bacterial cell catalyst, and an apparatus for producing an amide compound suitably used in the method.

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、下記工程を有するアミド化合物の製造方法により上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。   The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved by a method for producing an amide compound having the following steps, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する方法において、反応槽へ供給される水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物にpH調節剤を混合した後に反応槽へ供給することを特徴とするアミド化合物の製造方法
〔2〕pH調節剤が塩基であることを特徴とする前記〔1〕に記載のアミド化合物の製造方法
〔3〕ニトリル化合物がアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルであり、アミド化合物がアクリルアミドまたはメタクリルアミドである前記〔1〕または〔2〕に記載の製造方法
〔4〕ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する反応槽と、水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物を供給する供給ラインを備えるアミド化合物の製造装置
That is, the present invention is as follows.
[1] In a method for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a processed product thereof, pH is added to the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium supplied to the reaction vessel. A method for producing an amide compound, wherein the regulator is mixed and then supplied to the reaction vessel [2] The method for producing an amide compound according to [1], wherein the pH regulator is a base [3] ] The production method according to [1] or [2] above, wherein the nitrile compound is acrylonitrile or methacrylonitrile, and the amide compound is acrylamide or methacrylamide [4] A microbial cell containing nitrile hydratase and / or its microbial cell A reaction vessel for producing an amide compound using a treated bacterial cell, and an aqueous medium and / or a mixture containing an aqueous medium Apparatus for producing an amide compound comprising a supply line for supplying a mixture of a pH adjusting agent

本願発明においては、pH調節剤が反応槽へ供給される以前に水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物と混合されることにより、反応槽内において、pHの局所的な変動が低減し、菌体触媒の活性を低下させることなく効率的にアミド化合物を製造することができる。   In the present invention, the pH regulator is mixed with the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium before being supplied to the reaction tank, thereby reducing local fluctuations of pH in the reaction tank, An amide compound can be produced efficiently without reducing the activity of the bacterial cell catalyst.

図1は、本発明の製造装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the production apparatus of the present invention. 図2は、本発明の製造装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the production apparatus of the present invention. 図3は、本発明の製造装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the production apparatus of the present invention.

以下、本発明のアミド化合物の製造方法および製造装置について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the amide compound of this invention are demonstrated.

〔アミド化合物の製造方法〕
本発明のアミド化合物の製造方法は、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する方法において、反応槽へ供給される水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物にpH調節剤を混合した後に反応槽へ供給する工程を有する。
[Method for producing amide compound]
The method for producing an amide compound according to the present invention is a method for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, wherein an aqueous medium and / or an aqueous system supplied to a reaction vessel are used. It has the process of supplying a reaction tank, after mixing pH regulator with the mixture containing a medium.

<ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物>
本発明では、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物(以下、これらを単に「菌体触媒」ともいう。)をニトリル化合物のニトリル基のアミド化触媒として用いる。
ニトリルヒドラターゼとは、ニトリル化合物を加水分解して対応するアミド化合物を生成する能力(以下、「ニトリルヒドラターゼ活性」ともいう。)を有する酵素(たんぱく質)をいう。
<Microbial cells containing nitrile hydratase and / or treated cells thereof>
In the present invention, a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof (hereinafter, also simply referred to as “bacterial catalyst”) is used as a catalyst for amidation of a nitrile group of a nitrile compound.
Nitrile hydratase refers to an enzyme (protein) having the ability to hydrolyze a nitrile compound to produce a corresponding amide compound (hereinafter also referred to as “nitrile hydratase activity”).

ニトリルヒドラターゼを含有する微生物としては、ニトリルヒドラターゼを産出し、かつニトリル化合物およびアミド化合物の水溶液中でニトリルヒドラターゼ活性を保持している微生物であれば特に限定されない。ニトリルヒドラターゼを産生する微生物としては、ノカルディア(Nocardia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、バチルス(Bacillus)属、好熱性のバチルス属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ミクロコッカス(Micrococcus)属、ロドクロウス(rhodochrous)種に代表されるロドコッカス(Rhodococcus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属、キサントバクター(Xanthobacter)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、リゾビウム(Rhizobium)属、クレブシエラ(Klebsiella)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、エルウィニア(Erwinia)属、エアロモナス(Aeromonas)属、シトロバクター(Citrobacter)属、アクロモバクター(Achromobacter)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属またはサーモフィラ(thermophila)種に代表されるシュードノカルディア(Pseudonocardia)属、バクテリジューム(Bacteridium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属に属する微生物などが挙げられる。これらは一種で用いても二種以上を併用しても良い。   The microorganism containing nitrile hydratase is not particularly limited as long as it is a microorganism that produces nitrile hydratase and retains nitrile hydratase activity in an aqueous solution of a nitrile compound and an amide compound. Microorganisms producing nitrile hydratase include Nocardia, Corynebacterium, Bacillus, thermophilic Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Rhodococcus genus represented by Rhodochrous species, Acinetobacter genus, Xanthobacter genus, Streptomyces genus, Rhizobium genus, Klebsiella genus, Klebsiella genus Typically represented by the genus Enterobacter, Erwinia, Aeromonas, Citrobacter, Achromobacter, Agrobacterium or thermophila Pseudonocardia, Bacteridium, Breviva Such as a microorganism belonging to the Agrobacterium (Brevibacterium) genus, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

また、これら微生物よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および組換えDNA技術を用いて該ニトリルヒドラターゼの構成アミノ酸の一個または二個以上を他のアミノ酸で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、アミド化合物耐性やニトリル化合物耐性、温度耐性を更に向上させた変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体なども挙げられる。尚、ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、とくに大腸菌に限定されるのものではなく枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の微生物菌株も含まれる。その様なものの例として、MT−10822(本菌株は、1996年2月7日に茨城県つくば市東1丁目1番3号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(現 茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6 独立行政法人 品評価技術基盤機構 特許生物寄託センター)に受託番号FERMBP−5785として、特許手続き上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に基づいて寄託されている。)が挙げられる。   In addition, a transformant in which the nitrile hydratase gene cloned from these microorganisms is highly expressed in any host, and one or more of the constituent amino acids of the nitrile hydratase using other amino acids using recombinant DNA technology. Examples include a transformant expressing a mutant nitrile hydratase with further improved amide compound resistance, nitrile compound resistance, and temperature resistance by substitution, deletion, deletion or insertion. As an arbitrary host mentioned here, Escherichia coli can be mentioned as a representative example as in Examples described later, but is not particularly limited to Escherichia coli, and Bacillus subtilis and other Bacillus subtilis. Other microbial strains such as genera, yeasts and actinomycetes are also included. As an example of such, MT-10822 (this strain was founded on February 7, 1996, 1-3-1 Higashi 1-chome, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry (currently Tsukuba, Ibaraki Prefecture). 1-1-1, City East Tsukuba Center Central 6th Japan Incorporated Administrative Agency (National Institute of Technology and Evaluation, Patent Biological Deposit Center) under the deposit number FERMBP-5785, deposited based on the Budapest Treaty concerning the international approval of the deposit of microorganisms under patent procedures ).

これら微生物の中でも、高活性、高安定性のニトリルヒドラターゼを有するという点で、シュードノカルディア(Pseudonocardia)属に属する微生物、および該微生物よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体形質転換体が好ましい。なお、上記形質転換体は、ニトリルヒドラターゼの安定性をより高め、菌体当たりの活性がより高い点で好ましい。   Among these microorganisms, in terms of having a highly active and highly stable nitrile hydratase, a microorganism belonging to the genus Pseudonocardia and a nitrile hydratase gene cloned from the microorganism can be highly expressed in any host. The transformant and the transformant expressing the mutant nitrile hydratase are preferable. In addition, the said transformant is preferable at the point which raises the stability of nitrile hydratase more and the activity per microbial cell is higher.

また、微生物内にニトリルヒドラターゼを高発現できる、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J−1、該微生物よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体も同様に好ましい。上記ニトリルヒドラターゼを産生する微生物の菌体は、分子生物学・生物工学・遺伝子工学の分野において公知の一般的な方法により調製できる。   Also preferred are Rhodococcus rhodochrous J-1, which can highly express nitrile hydratase in microorganisms, and transformants in which the nitrile hydratase gene cloned from the microorganism is highly expressed in any host. The microbial cell producing the nitrile hydratase can be prepared by a general method known in the fields of molecular biology, biotechnology, and genetic engineering.

本発明に係る組換えベクターは、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を含有するものであり、ベクターにニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を連結することにより得ることができる。ベクターとしては、特に限定されるものではなく、例えばpET-21a(+)、pKK223-3、pUC19、pBluescriptKS(+)およびpBR322等に代表される市販の発現プラスミドに、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を組み込むことにより、該ニトリルヒドラターゼの発現プラスミドを構築することができる。また、形質転換に使用する宿主生物としては、組換えベクターが安定、かつ自己増殖可能で、さらに外来のDNAの形質が発現できるものであればよく、例えば大腸菌が好例として挙げられるが、大腸菌だけに限らず枯草菌、酵母等に導入することにより、ニトリルヒドラターゼの生産能を有する形質転換体を得ることができる。   The recombinant vector according to the present invention contains a gene encoding nitrile hydratase, and can be obtained by linking a gene encoding nitrile hydratase to the vector. The vector is not particularly limited. For example, a gene encoding nitrile hydratase in a commercially available expression plasmid represented by pET-21a (+), pKK223-3, pUC19, pBluescriptKS (+), pBR322, etc. Thus, the expression plasmid of nitrile hydratase can be constructed. The host organism used for transformation may be any organism as long as the recombinant vector is stable and capable of self-propagation and can express foreign DNA traits. For example, E. coli is a good example. The transformant having the ability to produce nitrile hydratase can be obtained by introducing it into Bacillus subtilis, yeast or the like.

上述のようなニトリルヒドラターゼを生産する微生物は、公知の方法により、適宜培養し増殖させ、ニトリルヒドラターゼを生産させても良い。この場合使用される培地としては炭素源、窒素源、無機塩類およびその他の栄養素を適量含有する培地であれば合成培地または天然培地のいずれも使用可能である。例えば、LB培地、M9培地等の通常の液体培地に、微生物を植菌した後、適当な培養温度(一般的には20℃〜50℃であるが、好熱菌の場合は50℃以上でもよい。)で培養させることにより調製できる。培養は前記培養成分を含有する液体培地中で振とう培養、通気攪拌培養、連続培養、流加培養などの通常の培養方法を用いて行うことができる。形質転換体の培養温度としては、15〜37 ℃が好ましい。培養条件は、特に限定されるものではなく、培養の種類、培養方法により適宜選択すれば良く、菌株が生育しニトリルヒドラターゼを生産することが出来れば良い。   The microorganism producing nitrile hydratase as described above may be appropriately cultured and grown by a known method to produce nitrile hydratase. As a medium used in this case, either a synthetic medium or a natural medium can be used as long as it contains a suitable amount of carbon source, nitrogen source, inorganic salts and other nutrients. For example, after inoculating microorganisms in a normal liquid medium such as LB medium, M9 medium, etc., an appropriate culture temperature (generally 20 ° C. to 50 ° C., but in the case of thermophilic bacteria, 50 ° C. or more It can be prepared by culturing in the above. Culturing can be performed using a conventional culture method such as shaking culture, aeration and agitation culture, continuous culture, or fed-batch culture in a liquid medium containing the culture components. The culture temperature of the transformant is preferably 15 to 37 ° C. The culture conditions are not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of culture and the culture method, as long as the strain can grow and produce nitrile hydratase.

本発明では上述のニトリルヒドラターゼを生産する微生物の菌体を、ニトリル化合物と反応させるために、遠心等による集菌や、破砕し菌体破砕物を作製する等、さまざまな処理を行っても良く、これらのなんらかの処理を施した菌体を菌体処理物と総称する。   In the present invention, in order to react the microbial body producing the above-mentioned nitrile hydratase with a nitrile compound, various treatments such as collection by centrifugation or crushing to produce a crushed microbial cell body may be performed. Well, microbial cells that have been subjected to some kind of treatment are collectively referred to as processed microbial cells.

破砕される微生物の菌体の形態としては、ニトリルヒドラターゼを産生する微生物の菌体を含む限り特に限定はされず、例えば、該菌体を含む培養液そのもの、その培養液を遠心分離して分離・回収された集菌体、さらにこの集菌体を生理食塩水等で洗浄したものなどが挙げられる。   The form of the microbial cell to be crushed is not particularly limited as long as it includes the microbial cell producing nitrile hydratase. For example, the culture itself containing the microbial cell itself, Examples of the collected and collected bacterial bodies, and those obtained by washing the collected bacterial bodies with physiological saline and the like.

上記菌体を破砕する装置としては、菌体を破砕可能であれば特に限定はされず、例えば、超音波破砕機、フレンチプレス、ビーズショッカー、ホモゲナイザー、ダイノーミル、クールミルなどの摩砕装置などが挙げられる。これらの中でも、安価にスケールアップができるという点で、ホモゲナイザーが好ましい。   The device for disrupting the cells is not particularly limited as long as the cells can be disrupted, and examples include grinding devices such as an ultrasonic crusher, a French press, a bead shocker, a homogenizer, a dyno mill, and a cool mill. It is done. Among these, a homogenizer is preferable because it can be scaled up at low cost.

菌体を破砕する時の温度は特に限定はされず、好ましくは0℃以上50℃以下、より好ましくは0℃以上25℃以下である。   The temperature at which the cells are crushed is not particularly limited, and is preferably 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 25 ° C. or lower.

また、菌体を破砕する時のpHは特に限定はされず、好ましくはpH4以上10以下、より好ましくはpH6以上8以下である。   Moreover, pH when crushing a microbial cell is not specifically limited, Preferably it is pH 4-10, More preferably, it is pH6-8.

ホモゲナイザーを用いて菌体を破砕する場合の圧力は菌体が破砕される圧力であれば特に限定はされず、好ましくは10MPa以上300MPa以下、より好ましくは30MPa以上100MPa以下である。   The pressure in the case of crushing the microbial cells using a homogenizer is not particularly limited as long as the microbial cells are crushed, and is preferably 10 MPa or more and 300 MPa or less, more preferably 30 MPa or more and 100 MPa or less.

<ニトリル化合物>
ニトリル化合物としては、例えば、炭素数2〜20の脂肪族ニトリル化合物、炭素数6〜20の芳香族ニトリル化合物が挙げられ、一種で用いても二種以上を併用しても良い。
<Nitrile compound>
Examples of the nitrile compound include an aliphatic nitrile compound having 2 to 20 carbon atoms and an aromatic nitrile compound having 6 to 20 carbon atoms, which may be used alone or in combination of two or more.

脂肪族ニトリル化合物としては、例えば、炭素数2〜6の飽和または不飽和ニトリルが挙げられ;具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、カプロニトリル等の脂肪族飽和モノニトリル類;マロノニトリル、サクシノニトリル、アジポニトリル等の脂肪族飽和ジニトリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル等の脂肪族不飽和ニトリルが挙げられる。   Examples of the aliphatic nitrile compound include saturated or unsaturated nitriles having 2 to 6 carbon atoms; specifically, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, capronitrile Aliphatic saturated mononitriles such as malononitrile, succinonitrile, adiponitrile, and the like; and aliphatic unsaturated nitriles such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and crotonnitrile.

芳香族ニトリル化合物としては、例えば、ベンゾニトリル、o−,m−またはp−クロロベンゾニトリル、o−,m−またはp−フルオロベンゾニトリル、o−,m−またはp−ニトロベンゾニトリル、o−,m−またはp−トルニトリル、ベンジルシアナイドが挙げられる。ニトリル化合物の中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。   Examples of the aromatic nitrile compound include benzonitrile, o-, m- or p-chlorobenzonitrile, o-, m- or p-fluorobenzonitrile, o-, m- or p-nitrobenzonitrile, o- , M- or p-tolunitrile, benzyl cyanide. Among the nitrile compounds, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable.

<水(原料水)>
原料水は特に限定されず、蒸留水、イオン交換水などの精製水を用いることができる。
<Water (raw water)>
The raw water is not particularly limited, and purified water such as distilled water or ion exchange water can be used.

<pH調節剤>
pH調節剤は、反応混合物のpHを菌体触媒の活性を良好に保つための好適な範囲にpHを調節するために用いられる。
<PH regulator>
The pH adjusting agent is used to adjust the pH of the reaction mixture to a suitable range for keeping the activity of the cell catalyst good.

反応に好適なpHが7よりも小さい場合には、pH調節剤として酸を用いることができる。
pH調節剤として用いる酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。無機酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、沃化水素などのハロゲン化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜沃素酸、亜沃素酸、沃素酸、過沃素酸などのハロゲン化オキソ酸、硫酸、硝酸、燐酸、硼酸などが挙げられる。有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、蓚酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、乳酸、安息香酸などのカルボン酸やメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などのスルホン酸が挙げられる。pH調節剤として用いる酸は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の酸は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の酸も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の酸の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液用いるとpH調節が困難となるため、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、さらに好ましくは1wt%以上50wt%以下である。
When the pH suitable for the reaction is less than 7, an acid can be used as a pH regulator.
As the acid used as the pH regulator, either an inorganic acid or an organic acid can be used. Examples of the inorganic acid include hydrohalic acid such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, hypobromite, bromite, bromine Examples thereof include halogenated oxo acids such as acid, perbromic acid, hypoiodic acid, iodic acid, iodic acid, and periodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, and the like. Examples of the organic acid include carboxylic acid such as formic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, succinic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, lactic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, Examples include sulfonic acids such as ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid. The acid used as the pH adjusting agent can be used in any state of gas, solid, and liquid, but considering the ease of supply to the reaction vessel, it is preferable to use the acid in the liquid state. The acid in the state is more preferably used as an aqueous solution. In consideration of controllability of pH adjustment of the reaction tank, it is more preferable to use a liquid acid as an aqueous solution. The concentration of the acid when used as an aqueous solution is not particularly limited, but pH adjustment becomes difficult when an aqueous solution with a high concentration is used. Therefore, it is preferably 0.1 wt% or more and 99 wt% or less, more preferably 1 wt% or more and 90 wt% or less. More preferably, it is 1 wt% or more and 50 wt% or less.

反応に好適なpHが7よりも大きい場合には、pH調節剤として塩基を用いることができる。
pH調節剤として用いる塩基としては、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニアなどが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジンなどが挙げられる。pH調節剤として用いる塩基は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の酸は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の塩基も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の塩基の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液用いるとpH調節が困難となるため、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、さらに好ましくは1wt%以上50wt%以下である。
When the pH suitable for the reaction is larger than 7, a base can be used as a pH regulator.
As the base used as the pH regulator, either an inorganic base or an organic base can be used. Examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, lithium carbonate, and sodium carbonate. Alkali metal carbonates such as potassium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, alkali metal hydrogen carbonates such as potassium hydrogen carbonate, ammonia and the like. Examples of the organic base include trimethylamine, triethylamine, aniline, pyridine and the like. The base used as the pH regulator can be used in any state of gas, solid, and liquid, but considering the ease of supply to the reaction vessel, it is preferable to use a base in the liquid state. The acid in the state is more preferably used as an aqueous solution. In consideration of controllability of pH adjustment of the reaction tank, it is more preferable to use a liquid base as an aqueous solution. The concentration of the base when used as an aqueous solution is not particularly limited, but pH adjustment becomes difficult when a high concentration aqueous solution is used, and therefore, preferably 0.1 wt% or more and 99 wt% or less, more preferably 1 wt% or more and 90 wt% or less. More preferably, it is 1 wt% or more and 50 wt% or less.

pH調節剤を、酸あるいは塩基の水溶液として用いる場合には、当該酸または塩基の水溶液は水系媒体を含有するが、水系媒体を含有する酸または塩基の水溶液をpH調節剤とし、別途水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物に混合した後に反応槽へ供給する。   When the pH regulator is used as an acid or base aqueous solution, the acid or base aqueous solution contains an aqueous medium. The acid or base aqueous solution containing the aqueous medium is used as the pH regulator, and an aqueous medium and After mixing with a mixture containing an aqueous medium, the mixture is supplied to the reaction vessel.

<反応槽>
反応槽としては、一つの反応器から構成される単段の反応槽を用いてもよく、複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いてもよい。反応器としては、槽型反応器を用いても良く、管型反応器を用いても良い。槽型反応器としては、撹拌機を備える反応器が好ましい。
<Reaction tank>
As the reaction tank, a single-stage reaction tank composed of one reactor may be used, or a multi-stage reaction tank composed of a plurality of reactors may be used. As the reactor, a tank reactor or a tube reactor may be used. As the tank reactor, a reactor equipped with a stirrer is preferable.

反応槽には水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物を供給する供給ラインが設置される。当該供給ラインは、一つの反応器に一つ設置されていても、複数設置されていても良い。   The reaction tank is provided with a supply line for supplying an aqueous medium and / or a mixture containing the aqueous medium and a pH regulator. One supply line or a plurality of supply lines may be installed in one reactor.

反応槽に備えられる水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物の供給ラインとしては、例えば、水系媒体として原料水を用い、原料水とpH調節剤との混合物の供給ラインや、水系媒体を含有する混合物として原料水とニトリル化合物の混合物を用い、原料水とニトリル化合物の混合物とpH調節剤の混合物の供給ラインが挙げられる。あるいは、反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部とpH調節剤の混合物の供給ラインが挙げられる。   As the supply line of the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium and the pH adjuster provided in the reaction tank, for example, raw water is used as the aqueous medium, and the mixture of the raw water and the pH adjuster is supplied. Examples thereof include a line and a supply line of a mixture of raw water and a nitrile compound as a mixture containing an aqueous medium and a mixture of raw water and a nitrile compound and a pH regulator. Alternatively, an external circulation line equipped with a pump for returning a part of the reaction mixture to the reaction tank is installed in the reaction tank, and a part of the reaction mixture taken out from the reaction tank as a mixture containing an aqueous medium is used. A supply line for a part of the reaction mixture and a mixture of the pH adjusting agent may be mentioned.

反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合の、外部循環ラインに備えられたポンプは、特に限定されるものではなく、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプなどのターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプなどの容積型ポンプなどが挙げられる。   When an external circulation line having a pump is installed in the reaction tank, the pump provided in the external circulation line is not particularly limited. For example, a turbo pump such as a centrifugal pump, a tilt pump, or an axial flow pump And positive displacement pumps such as reciprocating pumps and rotary pumps.

反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、外部循環ラインに備えられたポンプを用いて、反応混合物の一部が反応槽内から取り出され、外部循環ラインを経由して反応槽へ戻される。反応槽に設置された外部循環ラインには、温度制御装置が設置されていることは好ましい。温度制御装置としては、好ましくは熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式などの形態のものが挙げられる。   When installing an external circulation line equipped with a pump in the reaction tank, a part of the reaction mixture is taken out from the reaction tank using the pump provided in the external circulation line and reacted via the external circulation line. Returned to the tank. It is preferable that a temperature control device is installed in the external circulation line installed in the reaction tank. As the temperature control device, a heat exchanger is preferably used. Examples of the heat exchanger include multi-tubular cylindrical, spiral tube, spiral plate, plate, and double tube types.

複数の反応器から構成される多段の反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、ポンプを備えた外部循環ラインは各々の反応器に全て設置されていても良く、いずれか一つの反応器にのみ設置されていても良い。複数の反応槽から構成される場合において、ポンプを備えた外部循環ラインがいずれか一つの反応器にのみ設置される場合には、一段目の反応器(最も上流に位置する反応器)に設置されることが好ましい。   When installing an external circulation line equipped with a pump in a multistage reaction tank composed of a plurality of reactors, all of the external circulation lines equipped with a pump may be installed in each reactor. It may be installed in only one reactor. In the case of multiple reactors, if the external circulation line equipped with a pump is installed in only one of the reactors, it is installed in the first-stage reactor (the most upstream reactor) It is preferred that

一段目の槽型反応器と二段目の管型反応器とから構成される反応槽を用い、槽型反応器から取り出される反応液を管型反応器で更に反応させる形態とし、槽型反応器にポンプを備えた外部循環ラインを設置する反応槽は、転化率を向上できるのでより好ましい。   Using a reaction tank composed of a first-stage tank reactor and a second-stage tube reactor, the reaction liquid taken out from the tank reactor is further reacted in the tube reactor, and the tank reaction A reaction tank in which an external circulation line equipped with a pump is installed in the vessel is more preferable because the conversion rate can be improved.

槽型反応器および管型反応器は、菌体触媒のニトリルヒドラターゼ活性が維持される温度に保たれる限り、熱交換器を備えていてもいなくても良いが、後述する反応槽温度を制御するため、前記反応器は熱交換器を備えることが好ましい。熱交換器としては、例えば、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式などの形態のものを外部循環ライン上に設置することは好ましく、それ以外にも、ジャケット式、コイル式など反応器に直接設置する形態のものが挙げられる。反応器が管型反応器である場合は、反応器自体を多管円筒式あるいは二重管式の熱交換器で構成することが可能である。   The tank reactor and the tube reactor may or may not be equipped with a heat exchanger as long as the nitrile hydratase activity of the bacterial cell catalyst is maintained. In order to control, the reactor preferably comprises a heat exchanger. As the heat exchanger, for example, a multi-tubular cylindrical type, a spiral tube type, a spiral plate type, a plate type, a double pipe type or the like is preferably installed on the external circulation line. The thing of the form directly installed in a reactor, such as a formula and a coil type, is mentioned. When the reactor is a tubular reactor, the reactor itself can be composed of a multi-tubular cylindrical or double-tube heat exchanger.

反応方法としては、例えば、(1)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を反応槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法(回分反応)、(2)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の一部を反応槽に仕込んだ後、連続的または間欠的に残りの菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を供給して反応を行う方法(半回分反応)、(3)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の連続的または間欠的な供給と、反応液(菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物などを含む。)の連続的または間欠的な取り出しを行いながら、反応槽内の反応液を全量取り出すことなく連続的に反応を行う方法(連続反応)が挙げられる。これらの中でも、工業的にアミド化合物を大量かつ効率的に製造しやすい点で、連続反応が好ましい。   Examples of the reaction method include (1) a method in which a reaction is carried out after all of the cell catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH regulator are charged in a reaction tank at once (batch reaction), (2) fungus After a part of the body catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH regulator are charged into the reaction tank, the remaining cell catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH are continuously or intermittently added. A method of performing a reaction by supplying a regulator (semi-batch reaction), (3) a continuous or intermittent supply of a cell catalyst, a reaction raw material (nitrile compound and raw water) and a pH regulator, and a reaction solution (bacteria) Including continuous catalyst, unreacted raw material, pH adjuster and generated amide compound, etc.), while continuously taking out the reaction solution in the reaction tank without taking out the whole reaction solution. (Continuous reaction) and the like. Among these, a continuous reaction is preferable because it is easy to industrially produce an amide compound in large quantities and efficiently.

反応は、菌体触媒の存在下で行われる。菌体触媒の使用形態として、懸濁床、固定床などの適切な形式を選択することができる。例えば連続反応の場合、菌体触媒の懸濁液を調製し、懸濁液を反応槽に供給すれば良い。   The reaction is performed in the presence of a cell catalyst. An appropriate form such as a suspension bed or a fixed bed can be selected as the form of use of the cell catalyst. For example, in the case of continuous reaction, a suspension of bacterial cell catalyst may be prepared and the suspension may be supplied to the reaction vessel.

なお、反応槽として複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いる場合、その構成としては、(a)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を上段の反応器に供給し、上段の反応器から取り出された反応液(菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物などを含む。)を、下段の反応器に供給する直列式態様、(b)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を二以上の反応器に(他の反応器を経由せずに)直接供給する並列式態様が挙げられる。   In addition, when using the multistage reaction tank comprised from several reactors as a reaction tank, as the structure, (a) Cell body catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw material water), and pH regulator are the upper reaction. A serial mode in which a reaction liquid (including a bacterial cell catalyst, an unreacted raw material, a pH adjuster, and a generated amide compound) is supplied to the lower reactor and supplied to the lower reactor, (B) A parallel mode in which a cell catalyst, a reaction raw material (nitrile compound and raw water) and a pH adjuster are directly supplied to two or more reactors (without going through other reactors) can be mentioned.

例えば、多段の反応槽を用いて連続反応を行う場合等において、菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の供給先は、一段目の反応器(最も上流に位置する反応器)のみに限定されず、二段目以降の反応器(下流に位置する反応器)であっても良い。   For example, in the case of performing a continuous reaction using a multistage reaction tank, the supply destination of the cell catalyst, the reaction raw material (nitrile compound and raw water), and the pH regulator is the first-stage reactor (most upstream) It is not limited only to (reactor), The reactor after the 2nd stage (reactor located downstream) may be sufficient.

反応槽内の液温である反応槽温度は、菌体触媒の耐熱性にもよるが、通常0〜50℃に設定され、好ましくは10〜40℃に設定される。反応槽温度が前記範囲にあると、菌体触媒のニトリルヒドラターゼ活性を良好に維持できる点で好ましい。   Although the reaction tank temperature which is the liquid temperature in a reaction tank is based also on the heat resistance of a microbial cell catalyst, it is normally set to 0-50 degreeC, Preferably it is set to 10-40 degreeC. When the reaction vessel temperature is in the above range, it is preferable in that the nitrile hydratase activity of the bacterial cell catalyst can be maintained well.

反応槽温度とは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内の液温を指し;反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内の液温を指す。反応槽温度は、例えば、熱電対法(例:Kタイプ)により測定することができる。反応槽温度は、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口(反応液取り出し口)で測定可能である。   When the reaction tank is composed of only one reactor, the reaction tank temperature refers to the liquid temperature in the reactor; when the reaction tank is composed of a plurality of reactors, Refers to the liquid temperature. The reaction vessel temperature can be measured, for example, by a thermocouple method (eg, K type). The reaction vessel temperature can be measured at an arbitrary location in the reaction vessel, and specifically can be measured at the reaction vessel outlet (reaction liquid outlet).

反応槽の容積は、特に限定するものではないが、工業的な生産を考慮すると、通常0.1m3以上、好ましくは1〜100m3、より好ましくは5〜50m3である。反応槽が複数の反応器から構成される場合、前記容積は各々の反応器の容積を指す。 Volume of the reaction vessel is not particularly limited, considering the industrial production, usually 0.1 m 3 or more, preferably from 1 to 100 m 3, more preferably 5 to 50 m 3. When the reaction vessel is composed of a plurality of reactors, the volume refers to the volume of each reactor.

反応は、一般的には常圧下で行われるが、ニトリル化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。   The reaction is generally carried out under normal pressure, but can also be carried out under pressure in order to increase the solubility of the nitrile compound.

反応槽内のpHは、菌体触媒の活性を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはpH5〜pH10の範囲にある。pHが前記範囲にあると、ニトリルヒドラターゼ活性を良好に維持できる点で好ましい。   The pH in the reaction vessel is not particularly limited as long as it is a suitable range for maintaining the activity of the bacterial cell catalyst, but is preferably in the range of pH 5 to pH 10. When the pH is within the above range, it is preferable in that the nitrile hydratase activity can be favorably maintained.

反応槽のpHとは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内のpHを指し;反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内のpHを指す。反応槽のpHは、例えば、指示薬法、水素電極法、キンヒドロン電極法、アンチモン電極法、ガラス電極法により測定することができる。反応槽のpHは、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口(反応液取り出し口)で測定可能である。   When the reaction tank is composed of only one reactor, the pH of the reaction tank refers to the pH within the reactor; when the reaction tank is composed of a plurality of reactors, The pH of the The pH of the reaction vessel can be measured by, for example, an indicator method, a hydrogen electrode method, a quinhydrone electrode method, an antimony electrode method, or a glass electrode method. The pH of the reaction vessel can be measured at any place in the reaction vessel, and specifically, can be measured at the reaction vessel outlet (reaction liquid outlet).

<反応原料の供給>
反応槽へ供給される原料水は、単独で反応槽へ供給されても良く、ニトリル化合物と混合した後に反応槽へと供給されても良い。原料水を単独で反応槽へ供給する場合、原料水供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
<Supply of reaction raw materials>
The raw water supplied to the reaction vessel may be supplied alone to the reaction vessel, or may be supplied to the reaction vessel after mixing with the nitrile compound. When supplying raw material water to the reaction tank alone, there is no particular restriction on the position of the supply port to the reaction liquid in the reaction tank of the raw water supply pipe, and even if it is installed above the reaction liquid, May be installed.

原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法としては、液体輸送機能を有する機器を使用することができ、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプなどのターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプなどの容積型ポンプなどのポンプ類、スクリューコンベアなどのコンベア類を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法として、上記の液体輸送機能を有する機器を使用しないで供給することもできる。液体輸送機能を有する機器を使用しない場合には、例えば、原料水を貯蔵する原料水貯槽を反応槽の上部へ設置し、原料水貯槽と反応槽を原料水供給管により接続し、重力を用いた落下により供給する方法が挙げられる。あるいは、原料水貯槽を加圧することにより生じる原料水貯槽と反応槽との圧力差を用いて供給する方法が挙げられる。   The method for supplying raw water when supplying raw water alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. As a method for supplying raw material water to the reaction tank, a device having a liquid transport function can be used. For example, a centrifugal pump, a tilting pump or an axial flow pump, a reciprocating pump, a rotary pump, etc. Pumps such as positive displacement pumps and conveyors such as screw conveyors can be used. As a method for supplying the raw water to the reaction tank, the raw water can be supplied without using the equipment having the liquid transport function. When equipment with a liquid transport function is not used, for example, a raw water storage tank for storing raw water is installed at the top of the reaction tank, the raw water storage tank and the reaction tank are connected by a raw water supply pipe, and gravity is used. There is a method of supplying by dropping. Or the method of supplying using the pressure difference of the raw material water storage tank and reaction tank which arise by pressurizing a raw material water storage tank is mentioned.

原料水を反応槽へ供給する原料水供給管は、一つの反応槽につき一つであってもよく、複数あっても良い。原料水供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。   There may be one raw water supply pipe for supplying raw water to the reaction tank, or a plurality of raw water supply pipes may be provided for one reaction tank. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the supply port of a raw material water supply pipe, Any can be used suitably if it is a shape normally used.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の原料水と二トリル化合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、攪拌槽を用いて攪拌混合する方法、原料水とニトリル化合物を配管中で混合する方法などが挙げられる。攪拌混合槽を用いる場合には、混合槽の形状は特に限定されるものではないが、一般的に円筒形の混合槽が用いられ、縦型円筒形、横型円筒形、いずれの場合も用いることができる。混合槽には邪魔板を供えていても良く、邪魔板を供えていなくても良い。   As a method of mixing raw water and nitrile compound in the case of supplying raw water and nitrile compound to the reaction tank, a known method can be used, for example, a method of stirring and mixing using a stirring tank, The method of mixing raw material water and a nitrile compound in piping is mentioned. In the case of using a stirring and mixing tank, the shape of the mixing tank is not particularly limited, but generally a cylindrical mixing tank is used, and in any case, a vertical cylindrical shape or a horizontal cylindrical shape is used. Can do. The mixing tank may be provided with a baffle plate or may not be provided with a baffle plate.

攪拌混合槽を用いる場合の、攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼などが挙げられる。攪拌翼は、1枚であっても良く、複数枚備えていても良い。   In the case of using a stirring and mixing tank, a stirring blade having an arbitrary shape can be selected. For example, a propeller blade, a flat paddle blade, a pitched paddle blade, a flat turbine blade, a pitched turbine blade, a ribbon blade, an anchor blade, a full zone blade, etc. Is mentioned. One stirring blade may be provided, or a plurality of stirring blades may be provided.

原料水とニトリル化合物を配管中で混合させるには、原料水供給管とニトリル化合物供給管を結合することにより原料水とニトリル化合物を直接混合させることができ、さらには配管中にスタティックミキサーなどのラインミキサーを設置することにより積極的に混合する方法などが挙げられる。   In order to mix the raw material water and the nitrile compound in the pipe, the raw water and the nitrile compound can be directly mixed by combining the raw water supply pipe and the nitrile compound supply pipe. The method of mixing positively by installing a line mixer is mentioned.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合に、ニトリル化合物は水との混合後、完全に水に溶解していても良いが、必ずしも水に完全に溶解している必要はなく、任意の比率で混合させれば良い。好ましくは水:ニトリル化合物の比率が、体積比で100:1〜1:100、より好ましくは50:1〜1:50、さらに好ましくは10:1〜1:10である。   When the raw water and nitrile compound are mixed and then supplied to the reaction vessel, the nitrile compound may be completely dissolved in water after mixing with water, but it is not necessarily required to be completely dissolved in water. What is necessary is just to mix by arbitrary ratios. Preferably, the ratio of water: nitrile compound is 100: 1 to 1: 100, more preferably 50: 1 to 1:50, and even more preferably 10: 1 to 1:10 by volume.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物の供給方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。   When the raw water and the nitrile compound are mixed and then supplied to the reaction vessel, a known method can be used for supplying the raw water and the nitrile compound mixture. Specifically, the above raw water is used alone. The method illustrated by the supply method of raw material water in the case of supplying to a reaction tank can be used.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物を反応槽へ供給する供給管は、一つの反応槽につき一つであってもよく、複数あっても良い。供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。   When the raw water and the nitrile compound are mixed and then supplied to the reaction tank, the supply pipe for supplying the raw water and the mixture of the nitrile compound to the reaction tank may be one for each reaction tank. Also good. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the supply port of a supply pipe | tube, Any can be used suitably if it is a shape normally used.

反応槽へ供給されるニトリル化合物は、原料水と混合した後に反応槽へと供給されても良く、単独で反応槽へ供給されてもよい。ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合、ニトリル化合物供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置してもよい。   The nitrile compound supplied to the reaction vessel may be supplied to the reaction vessel after being mixed with the raw water, or may be supplied alone to the reaction vessel. When supplying the nitrile compound alone to the reaction vessel, there is no particular restriction on the position of the supply port to the reaction solution in the reaction vessel of the nitrile compound supply pipe, and even if it is installed above the reaction solution, May be installed.

ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合のニトリル化合物の供給方法は、特に限定するもではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。   The supply method of the nitrile compound when supplying the nitrile compound alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, the raw material water is supplied to the reaction vessel. The method exemplified in the method can be used.

ニトリル化合物を反応槽へ供給するニトリル化合物供給管は、ひとつの反応槽につき一本であってもよく、複数本であってもよい。ニトリル化合物供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであってもよく、複数あっても良い。   There may be one nitrile compound supply pipe for supplying the nitrile compound to the reaction tank, or a plurality of nitrile compound supply pipes per reaction tank. The supply port of the nitrile compound supply pipe may be one for each supply pipe, or a plurality of supply ports may be provided.

ニトリル化合物供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。   The shape of the supply port of the nitrile compound supply pipe is not particularly limited, and any shape that is usually used can be suitably used.

<pH調節剤の供給>
pH調節剤は反応槽へ供給される水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物に混合された後に反応槽へ供給される。pH調節剤が混合される水系媒体とは、好ましくは原料水である。pH調節剤が混合される水系媒体を含有する混合物とは、例えば、原料水とニトリル化合物の混合物や菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物などを含む反応液が挙げられる。
<Supply of pH regulator>
The pH regulator is mixed with the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium supplied to the reaction tank, and then supplied to the reaction tank. The aqueous medium mixed with the pH adjuster is preferably raw water. Examples of the mixture containing an aqueous medium in which the pH adjuster is mixed include a reaction liquid containing a mixture of raw water and a nitrile compound, a bacterial cell catalyst, an unreacted raw material, a pH adjuster, and a generated amide compound. .

pH調節剤が原料水と混合された後に反応槽へ供給される場合の、pH調節剤と原料水を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水と二トリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。   A known method can be used as a method of mixing the pH adjuster and the raw water when the pH adjuster is supplied to the reaction tank after being mixed with the raw water. The method illustrated by the method of mixing water and a nitrile compound can be used.

反応槽へ供給されるpH調節剤と水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物は任意の比率で混合されれば良く、好ましくは、pH調節剤:水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物の比率が、体積比で1:1〜1:100,000,000、より好ましくは、1:10〜1:10,000,000である。pH調節剤が原料水と混合された後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と原料水の混合物を供給する方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。   The pH regulator and the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium supplied to the reaction tank may be mixed at an arbitrary ratio, and preferably, the pH regulator: the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium. The ratio by volume is 1: 1 to 1: 100,000,000, more preferably 1:10 to 1: 10,000,000. A known method can be used as the method of supplying the mixture of the pH adjuster and the raw water when the pH adjuster is mixed with the raw water and then supplied to the reaction vessel. The method illustrated by the supply method of raw material water in the case of supplying water independently to a reaction tank can be used.

pH調節剤が原料水とニトリル化合物と混合された後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と原料水とニトリル化合物の混合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水と二トリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。   A known method can be used as a method of mixing the mixture of the pH regulator, the raw water, and the nitrile compound when the pH regulator is supplied to the reaction vessel after being mixed with the raw water and the nitrile compound. Specifically, the method exemplified in the method of mixing the raw material water and the nitrile compound can be used.

pH調節剤と菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物などを含む反応液と混合する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、当該外部循環ラインとpH調節剤供給管を結合させることにより、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部とpH調節剤を外部循環ライン中で直接混合する方法などが挙げられる。外部循環ラインにて直接混合された反応混合物の一部とpH調節剤は、そのまま外部循環ラインを用いて反応槽へ供給される   For example, the following method can be used as a method of mixing with a reaction solution containing a pH regulator and a bacterial cell catalyst, an unreacted raw material, a pH regulator, and a generated amide compound. An external circulation line equipped with a pump for returning a part of the reaction mixture to the reaction tank is installed in the reaction tank, and the reaction is performed as a mixture containing an aqueous medium by coupling the external circulation line and the pH regulator supply pipe. Examples include a method in which a part of the reaction mixture taken out from the tank is used and a part of the reaction mixture and the pH adjuster are directly mixed in an external circulation line. A part of the reaction mixture and the pH adjuster directly mixed in the external circulation line are supplied to the reaction tank as they are using the external circulation line.

<菌体触媒の供給>
菌体触媒の供給は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができる。菌体触媒を反応槽へ供給する方法としては、液体輸送機能を有する機器を使用することができ、例えば、遠心ポンプ、斜流ポンプあるいは軸流ポンプなどのターボ型ポンプや、往復ポンプや回転ポンプなどの容積型ポンプなどのポンプ類、スクリューコンベアなどのコンベア類を用いることができる。菌体触媒を供給する方法として、上記の液体輸送機能を有する機器を使用しないで供給することもできる。液体輸送機能を有する機器を使用しない場合には、例えば、菌体触媒を貯蔵する菌体貯槽を反応槽の上部へ設置し、菌体貯槽と反応槽を菌体触媒供給管により接続し、重力を用いた落下により供給する方法が挙げられる。あるいは、菌体貯槽を加圧するか、反応槽を減圧することにより生じる菌体貯槽と反応槽の圧力差を用いて供給する方法が挙げられる。
<Supply of bacterial cell catalyst>
The supply of the bacterial cell catalyst is not particularly limited, and a known method can be used. As a method for supplying the bacterial cell catalyst to the reaction tank, a device having a liquid transport function can be used. For example, a turbo pump such as a centrifugal pump, a diagonal flow pump or an axial flow pump, a reciprocating pump or a rotary pump Pumps such as positive displacement pumps and conveyors such as screw conveyors can be used. As a method of supplying the bacterial cell catalyst, it can be supplied without using the device having the liquid transport function. When a device having a liquid transport function is not used, for example, a cell storage tank for storing cell catalysts is installed at the top of the reaction tank, the cell storage tank and the reaction tank are connected by a cell catalyst supply pipe, There is a method of supplying by dropping using. Or the method of supplying using the pressure difference of the microbial cell storage tank and reaction tank which arises by pressurizing a microbial cell storage tank or depressurizing a reaction tank is mentioned.

菌体触媒の使用量は、反応条件や触媒の種類およびその形態により変化するが、上記微生物の乾燥菌体重量換算で、反応液に対して、通常10〜50,000重量ppm、好ましくは50〜30,000重量ppmである。   The amount of the bacterial cell catalyst used varies depending on the reaction conditions, the type of catalyst and its form, but is usually 10 to 50,000 ppm by weight, preferably 50 ppm, based on the dry cell weight of the microorganism, relative to the reaction solution. ~ 30,000 ppm by weight.

反応時間(反応液の滞留時間)は、通常0.5〜50時間、好ましくは2〜25時間である。多段の反応槽を用いる場合、反応時間とは、全反応器における合計の反応時間(反応液の滞留時間)を指す。   The reaction time (retention time of the reaction solution) is usually 0.5 to 50 hours, preferably 2 to 25 hours. When a multistage reaction vessel is used, the reaction time refers to the total reaction time (retention time of the reaction liquid) in all reactors.

本発明のアミド化合物の製造方法において、得られたアミド化合物の回収および精製は、例えば、濃縮操作(例:蒸発濃縮)、活性炭処理、イオン交換処理、濾過処理、晶析操作により行うことができる。   In the method for producing an amide compound of the present invention, the obtained amide compound can be recovered and purified by, for example, a concentration operation (eg, evaporation and concentration), activated carbon treatment, ion exchange treatment, filtration treatment, and crystallization operation. .

以上のようにして、反応原料であるニトリル化合物に対応するアミド化合物、例えば(メタ)アクリロニトリルであれば(メタ)アクリルアミドを得ることができる。   As described above, an amide compound corresponding to the nitrile compound as a reaction raw material, for example, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide can be obtained.

〔アミド化合物の製造装置〕
本発明のアミド化合物の製造装置は、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いて、ニトリル化合物の水和反応によりアミド化合物を製造する反応槽と、水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物を供給する供給ラインを備える。
[Amide compound production equipment]
An apparatus for producing an amide compound of the present invention comprises a reaction vessel for producing an amide compound by a hydration reaction of a nitrile compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, an aqueous medium, A supply line for supplying a mixture of a mixture containing an aqueous medium and a pH adjusting agent is provided.

反応槽の構成については、上述した通りである。
以下、本発明のアミド化合物の製造装置の具体例を、図面を参照して説明する。
The configuration of the reaction tank is as described above.
Hereinafter, specific examples of the amide compound production apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1の製造装置は、攪拌機7を備える反応槽1と、原料水とpH調節剤の混合物の供給管6を通して反応槽1に接続された原料水供給管2とpH調節剤供給管3と、ニトリル化合物供給管4と菌体触媒供給管5とを備える。   1 includes a reaction tank 1 equipped with a stirrer 7, a raw water supply pipe 2 and a pH regulator supply pipe 3 connected to the reaction tank 1 through a feed pipe 6 of a mixture of raw water and a pH regulator, A nitrile compound supply pipe 4 and a cell catalyst supply pipe 5 are provided.

図2の製造装置は、攪拌機7を備える反応槽1と、原料水とニトリル化合物とpH調節剤の混合物の供給管6を通して反応槽1に接続された原料水供給管2とpH調節剤供給管3ニトリル化合物供給管と、菌体触媒供給管5とを備える。   The production apparatus of FIG. 2 includes a reaction tank 1 provided with a stirrer 7, a raw water supply pipe 2 and a pH regulator supply pipe connected to the reaction tank 1 through a feed pipe 6 of a mixture of raw water, a nitrile compound and a pH regulator. A 3 nitrile compound supply pipe and a fungus body catalyst supply pipe 5 are provided.

図3の製造装置は、攪拌機7を備える反応槽1と、反応混合物とpH調節剤の混合物の供給管6を通して反応槽1に接続された反応槽に設置された外部循環ライン8とpH調節剤供給管3と、原料水供給管2とニトリル化合物供給管4と菌体触媒供給管5とを備える。外部循環ライン上には循環ポンプ9と、熱交換器10を備える。   The production apparatus of FIG. 3 includes a reaction tank 1 provided with a stirrer 7, an external circulation line 8 installed in the reaction tank connected to the reaction tank 1 through a supply pipe 6 of a mixture of the reaction mixture and the pH regulator, and a pH regulator. A supply pipe 3, a raw water supply pipe 2, a nitrile compound supply pipe 4, and a cell catalyst supply pipe 5 are provided. A circulation pump 9 and a heat exchanger 10 are provided on the external circulation line.

次に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
Next, examples of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
〔ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体の調製〕
特開2001−340091号公報の実施例1に記載の方法に従いNo.3クローン菌体を取得し、同じく、同実施例1の方法で培養してニトロリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
[Example 1]
[Preparation of microbial cells containing nitrile hydratase]
In accordance with the method described in Example 1 of JP-A-2001-340091, no. Three clonal cells were obtained and cultured in the same manner as in Example 1 to obtain wet cells containing nitrolyl hydratase.

〔アクリルアミドの製造〕
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が50重量%の製品を得るため、図1に示す製造装置(ただし、反応装置としては第1反応器のみを図示している。)を用いて、以下の条件で反応を行った。
[Production of acrylamide]
As a final product, in order to obtain a product having an acrylamide concentration in an aqueous solution of 50% by weight, the production apparatus shown in FIG. 1 (however, only the first reactor is shown as a reaction apparatus) is used as follows. The reaction was conducted under conditions.

第1反応器として攪拌機を備えた、槽内径1m、直胴部長さ1.36mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型反応器(容積:1m)、第2反応器として容積0.5mのSUS製二重管型反応器を準備した。原料水の供給管とpH調節剤の供給管は途中で接続した合流配管になっており、原料水とpH調節剤は合流配管中で混合され、第1反応器には混合物として供給される。アクリロニトリルの供給管および菌体触媒の供給管それぞれ第1反応器へ直接接続している。 A tank reactor with a SUS jacket heat exchanger (volume: 1 m 3 ) having a tank inner diameter of 1 m and a straight body length of 1.36 m, equipped with a stirrer as the first reactor, and a volume of 0.5 m as the second reactor. 3 SUS double tube reactors were prepared. The raw water supply pipe and the pH regulator supply pipe are joined pipes connected in the middle, and the raw water and the pH regulator are mixed in the merge pipe and supplied to the first reactor as a mixture. Each of the acrylonitrile supply pipe and the cell catalyst supply pipe is directly connected to the first reactor.

第1反応器には、予め400kgの水を仕込んだ。上記培養方法で得られた湿菌体を純水に懸濁した。第1反応器内を撹拌しながら、この懸濁液を11kg/hの速度で連続的に供給した。また、純度99.8%のアクリロニトリルを32kg/hの速度でアクリロニトリル供給管を介し、単独で第1反応器へ連続的に供給した。純水を37kg/hの速度で純水供給管を介し連続的に供給し、純水供給管及びpH調節剤の供給管はそれぞれ第1反応器へ接続する以前に互いに接続した後に第1反応器へと接続した。反応中の反応液の温度は20℃となるように、第1反応器の外部循環ライン上に設置した熱交換器及び第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行った。pH調節剤として0.1M−NaOH水溶液を用い、反応pHが7.5〜8.5となるように供給量を調節した。反応pHは第1反応器出口においてガラス電極法を用いて測定した。   The first reactor was charged with 400 kg of water in advance. The wet cells obtained by the above culture method were suspended in pure water. This suspension was continuously fed at a rate of 11 kg / h while stirring in the first reactor. Further, acrylonitrile having a purity of 99.8% was continuously supplied to the first reactor independently through an acrylonitrile supply pipe at a rate of 32 kg / h. Pure water is continuously supplied through a pure water supply pipe at a rate of 37 kg / h, and the pure water supply pipe and the pH regulator supply pipe are connected to each other before being connected to the first reactor, and then the first reaction. Connected to the vessel. The temperature of the reaction solution during the reaction is 20 ° C., and 5 ° C. cooling water is circulated through the double tube of the heat exchanger and the second reactor installed on the external circulation line of the first reactor. Control was performed. A 0.1 M NaOH aqueous solution was used as a pH adjuster, and the supply amount was adjusted so that the reaction pH was 7.5 to 8.5. The reaction pH was measured using the glass electrode method at the outlet of the first reactor.

反応中の反応液の液面を槽底面から1mの高さとなるように、反応液を第1反応器から80kg/hの速度で連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に供給して、第2反応器内でさらに反応を進行させた。   The reaction solution is continuously withdrawn from the first reactor at a rate of 80 kg / h so that the liquid level of the reaction solution during the reaction is 1 m from the bottom of the tank, and continuously supplied to the second reactor. The reaction was allowed to proceed further in the second reactor.

反応開始から200時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が95%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第2反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.1重量%であった。   Analysis was conducted 200 hours after the start of the reaction under the following HPLC conditions. The conversion to acrylamide at the first reactor outlet was 95%, and the acrylonitrile concentration at the second reactor outlet was below the detection limit (10 Weight ppm or less). The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.1% by weight.

ここで分析条件は以下のとおりであった。
・アクリルアミド分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC−10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長250nm、カラム温度40℃)
分離カラム :SCR-101H (株式会社島津製作所製)
溶離液 :0.05%(容積基準)−リン酸水溶液
・アクリロニトリル分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC−10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長200nm、カラム温度40℃)
分離カラム :Wakosil-II 5C18HG (和光純薬製)
溶離液 :7%(容積基準)−アセトニトリル、0.1mM−酢酸、
0.2mM−酢酸ナトリウムを各濃度で含有する水溶液
Here, the analysis conditions were as follows.
・ Acrylamide analysis conditions:
High-performance liquid chromatograph: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 250nm, column temperature 40 ℃)
Separation column: SCR-101H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Eluent: 0.05% (volume basis)-phosphoric acid aqueous solution / acrylonitrile Analysis conditions:
High-performance liquid chromatograph: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 200nm, column temperature 40 ℃)
Separation column: Wakosil-II 5C18HG (Wako Pure Chemical Industries)
Eluent: 7% (volume basis) -acetonitrile, 0.1 mM-acetic acid,
Aqueous solution containing 0.2 mM sodium acetate at various concentrations

[実施例2]
実施例1のアクリルアミドの製造において、アクリロニトリルの供給管を第1反応器へ直接接続する代わりに、アクリロニトリル供給管と純水供給管と接続し、さらにその下流部分の第1反応器へ接続する以前にpH調節剤供給管を接続し、アクリロニトリルと純水の混合物に加えてpH調節剤の混合物として第1反応器へ供給したこと以外は実施例1と同様にして反応を行った。反応開始から200時間後に上記HPLC分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が95%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第2反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.2重量%であった。
[Example 2]
In the production of acrylamide of Example 1, instead of connecting the acrylonitrile supply pipe directly to the first reactor, the acrylonitrile supply pipe and the pure water supply pipe are connected, and further before being connected to the first reactor in the downstream portion thereof. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that a pH adjusting agent supply pipe was connected to the first reactor and supplied to the first reactor as a pH adjusting agent mixture in addition to the mixture of acrylonitrile and pure water. When the above HPLC analysis was performed 200 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 95%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was below the detection limit (less than 10 ppm by weight) It became. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.2% by weight.

[実施例3]
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が50重量%の製品を得るため、図3に示す製造装置(ただし、反応装置としては第1反応器のみを図示している。)を用いて、以下の条件で反応を行った。
[Example 3]
As a final product, in order to obtain a product having an acrylamide concentration in an aqueous solution of 50% by weight, the production apparatus shown in FIG. 3 (however, only the first reactor is shown as the reaction apparatus) is used as follows. The reaction was conducted under conditions.

第1反応器として攪拌機を備えた、槽内径1m、直胴部長さ1.36mのSUS製槽型反応器(容積:1m)、第2反応器として容積0.5mのSUS製二重管型反応器を準備した。第1反応器にはポンプを備えた外部循環ラインが設置され、外部循環ライン上に渦巻板式熱交換器を設置した。反応器内の反応混合物の一部は外部循環ラインに備えられたポンプにより抜き出され、循環ラインを経由して第1反応器へ戻される。外部循環ラインはライン上に設置されたポンプの下流側で分岐され、分岐したラインは第2反応器へ接続し、循環流の一部が第2反応器へと供給される。 A SUS tank reactor (volume: 1 m 3 ) having a tank inner diameter of 1 m and a straight body length of 1.36 m equipped with a stirrer as the first reactor, and a SUS double tank having a volume of 0.5 m 3 as the second reactor. A tube reactor was prepared. An external circulation line equipped with a pump was installed in the first reactor, and a spiral plate heat exchanger was installed on the external circulation line. A part of the reaction mixture in the reactor is extracted by a pump provided in an external circulation line, and returned to the first reactor via the circulation line. The external circulation line is branched downstream of a pump installed on the line, the branched line is connected to the second reactor, and a part of the circulation flow is supplied to the second reactor.

pH調節剤の供給管は外部循環ラインの第2反応器への分岐ラインの下流側で外部循環ラインへ接続している。純水の供給管、アクリロニトリルの供給管及び菌体触媒の供給管はそれぞれ第1反応器へ直接接続している。   The supply pipe for the pH regulator is connected to the external circulation line downstream of the branch line to the second reactor of the external circulation line. The pure water supply pipe, the acrylonitrile supply pipe, and the bacterial cell supply pipe are each directly connected to the first reactor.

第1反応器には、予め400kgの水を仕込んだ。上記培養方法で得られた湿菌体を純水に懸濁した。第1反応器内を撹拌しながら、この懸濁液を11kg/hの速度で連続的に供給した。また、純度99.8%のアクリロニトリルを32kg/hの速度でアクリロニトリル供給管を介し連続的に供給、純水を37kg/hの速度で純水供給管を介し連続的に供給した。反応中の反応液の温度は20℃となるように、第1反応器の外部循環ライン上に設置した熱交換器及び第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行った。pH調節剤として0.1M−NaOH水溶液を用い、反応pHが7.5〜8.5となるように供給量を調節した。反応液を外部循環ライン上に設置したポンプを用いて5m3/hの速度で第1反応器より抜き出し、外部循環ラインを経由して第1反応器へ戻した。外部循環ラインから分岐された第2反応器へ接続されるラインを用いて、反応液の液面を槽底面から1mの高さとなるように、反応液を第1反応器から80kg/hの速度で連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に供給して、第2反応器内でさらに反応を進行させた。   The first reactor was charged with 400 kg of water in advance. The wet cells obtained by the above culture method were suspended in pure water. This suspension was continuously fed at a rate of 11 kg / h while stirring in the first reactor. Further, acrylonitrile having a purity of 99.8% was continuously supplied via an acrylonitrile supply pipe at a rate of 32 kg / h, and pure water was continuously supplied via a pure water supply pipe at a rate of 37 kg / h. The temperature of the reaction solution during the reaction is 20 ° C., and 5 ° C. cooling water is circulated through the double tube of the heat exchanger and the second reactor installed on the external circulation line of the first reactor. Control was performed. A 0.1 M NaOH aqueous solution was used as a pH adjuster, and the supply amount was adjusted so that the reaction pH was 7.5 to 8.5. The reaction solution was extracted from the first reactor at a speed of 5 m 3 / h using a pump installed on the external circulation line, and returned to the first reactor via the external circulation line. Using a line connected to the second reactor branched from the external circulation line, the reaction liquid is fed from the first reactor at a speed of 80 kg / h so that the liquid level of the reaction liquid is 1 m from the bottom of the tank. And continuously supplied to the second reactor, and the reaction was further advanced in the second reactor.

反応開始から200時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が95%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第2反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.3重量%であった。   Analysis was conducted 200 hours after the start of the reaction under the following HPLC conditions. The conversion to acrylamide at the first reactor outlet was 95%, and the acrylonitrile concentration at the second reactor outlet was below the detection limit (10 Weight ppm or less). The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.3% by weight.

[比較例1]
実施例1のアクリロニトリルの製造において、pH調節剤の供給管を第1反応器へ直接接続し、pH調節剤を第1反応器へ直接供給した以外は、実施例1と同様にして、アクリルアミドの製造を行った。反応開始から200時間後に上記HPLC分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が92%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が80重量ppmとなった。また、第2反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.0重量%であった。
[Comparative Example 1]
In the production of acrylonitrile of Example 1, the same procedure as in Example 1 was conducted except that the pH regulator supply pipe was directly connected to the first reactor, and the pH regulator was directly fed to the first reactor. Manufactured. When the above HPLC analysis was performed 200 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 92%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was 80 ppm by weight. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.0% by weight.

[比較例2]
実施例3のアクリロニトリルの製造において、pH調節剤の供給管を第1反応器へ直接接続し、pH調節剤を第1反応器へ直接供給した以外は、実施例3と同様にして、アクリルアミドの製造を行った。反応開始から200時間後に上記HPLC分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が93%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が50重量ppmとなった。また、第2反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.1重量%であった。
[Comparative Example 2]
In the production of acrylonitrile in Example 3, the same procedure as in Example 3 was repeated except that the pH regulator supply pipe was directly connected to the first reactor and the pH regulator was directly fed to the first reactor. Manufactured. When the above HPLC analysis was conducted 200 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 93%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was 50 ppm by weight. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.1% by weight.

1:反応槽
2:原料水供給管
3:pH調節剤供給管
4:ニトリル化合物供給管
5:菌体触媒供給管
6:水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物の供給管
7:攪拌機
8:外部循環ライン
9:循環ポンプ
10:熱交換器
11:冷却水入口
12:冷却水出口
1: Reaction tank 2: Raw material water supply pipe 3: pH adjuster supply pipe 4: Nitrile compound supply pipe 5: Cell catalyst supply pipe 6: A mixture of an aqueous medium and / or a mixture containing an aqueous medium and a pH adjuster Supply pipe 7: Stirrer 8: External circulation line 9: Circulation pump 10: Heat exchanger 11: Cooling water inlet 12: Cooling water outlet

Claims (4)

ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する方法において、反応槽へ供給される水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物にpH調節剤を混合した後に反応槽へ供給することを特徴とするアミド化合物の製造方法 In a method for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, a pH regulator is added to the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium supplied to the reaction vessel. A method for producing an amide compound, characterized by being fed to a reaction vessel after mixing pH調節剤が塩基であることを特徴とする前記〔1〕に記載のアミド化合物の製造方法 The method for producing an amide compound according to the above [1], wherein the pH regulator is a base. ニトリル化合物がアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルであり、アミド化合物がアクリルアミドまたはメタクリルアミドである請求項1または2に記載の製造方法 The method according to claim 1 or 2, wherein the nitrile compound is acrylonitrile or methacrylonitrile, and the amide compound is acrylamide or methacrylamide. ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する反応槽と、水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物とpH調節剤との混合物を供給する供給ラインを備えるアミド化合物の製造装置 A reaction vessel for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, an aqueous medium and / or a mixture containing an aqueous medium and a pH regulator are supplied. Amide compound production equipment with supply line
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