JP2015533830A - 1,4−ジアミノブタンの精製方法、該方法によって精製された1,4−ジアミノブタン、及びそれから製造されるポリアミド - Google Patents
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Abstract
Description
1,4−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、
前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、pH12以上の塩基性組成物を調製する段階と、
前記塩基性組成物から、1,4−ジアミノブタンを回収する段階と
を含む、1,4−ジアミノブタンの精製方法が提供される。
まず、微生物を培養し、1,4−ジアミノブタン及びその塩を含む発酵液を準備する。
次に、前記発酵液から菌体を除去する。菌体の除去は省略する。
次に、菌体が除去されているか、あるいは除去されていない発酵液から水を除去して発酵液を濃縮させる。
次に、濃縮された発酵液に塩基を添加し、発酵液のpHを塩基性にする。
回収段階は、具体的には、二次濃縮段階及び蒸留段階に分けることができるが、実際には、連続して行われる。
次に、塩基性の濃縮された発酵液から蒸留によって、1,4−ジアミノブタンを主成分として含む蒸気及び/または凝縮液を回収する。
前記二次濃縮段階で発生した1,4−ジアミノブタンを主成分として含む蒸気及び/または凝縮液から、高純度の1,4−ジアミノブタンを分離する。
実施例1:菌体除去のない1,4−ジアミノブタンの精製方法
(発酵段階)
LB培地で活性化されたXQ37/pKKSpeC培養物のうち1mlを、同一の培地50mLを含む350mLのバッフル付フラスコに添加した後、30℃、220rpmで24時間、OD600が5になるまで培養し、1,4−ジアミノブタン発酵液を生成した。溶存酸素(dissolved oxygen)は、850rpmの撹拌速度を自動的に上昇させることにより、飽和空気20%に維持した。ブドウ糖濃度を維持するために追加される供給溶液は、500g/lのブドウ糖と200g/Lの(NH4)2SO4を含んた。
前記1,4−ジアミノブタン発酵液8,000gを、10L濃縮器(Eyela社製)に投入し、47℃の蒸気温度及び80mmHgの圧力に維持しながら、発酵液の70%を除去して濃縮した。このとき、除去された凝縮水は5,600gであり、除去された凝縮水内に、1,4−ジアミノブタンが0.2g検出された。下記表1は、一次濃縮段階前後の成分分析表である。下記表1の1,4−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、HPLCで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
前記一次濃縮後、残留液2,400gに、水酸化ナトリウム1,230gを添加し、pH13.5に調節した。
前記pH13.5に調節された残留液を、5L二重ジャケット反応器に投入した。前記二重ジャケット反応器の上部は、トレイ(tray)状の総30段の蒸留塔(Aceglass社製)の下部から10段目部分に連結されている。前記二重ジャケット反応器は、50〜90℃の蒸気温度、及び80mmHgの圧力で、前記残留液を追加して濃縮した。前記二重ジャケット反応器は、初期に水分蒸発によって、47℃の蒸気温度に維持されており、1,4−ジアミノブタンが蒸発されながら、90℃まで蒸気温度が上昇した。1,4−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を30段の蒸留塔に投入した。
前記1,4−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を、30段の蒸留塔に投入し、蒸留塔の上部において、水とアンモニアとが2,042.6g回収され、蒸留塔の下部において、1,4−ジアミノブタンが260.5g(HPLC純度99.93重量%、水分除外)が回収され、1,4−ジアミノブタンの回収率は、90.33重量%であった。
(発酵段階)
LB培地で活性化されたXQ37/pKKSpeC培養物のうち1mlを、同一の培地50mLを含む350mLのバッフル付フラスコに添加した後、30℃、220rpmで24時間、OD600が5になるまで培養し、1,4−ジアミノブタン発酵液を生成した。溶存酸素は、850rpmの撹拌速度を自動的に上昇させることにより、飽和空気20%に維持した。ブドウ糖濃度を維持するために追加される供給溶液は、500g/lのブドウ糖と200g/Lの(NH4)2SO4とを含んだ。
前記1,4−ジアミノブタン発酵液8,000gを15Lバスケットに入れ、カートリッジ状のメンブレンフィルタ(Milipore社製、Pellicon 2、空隙サイズ:0.1μm、メンブレン面積:0.5m2)を使用した。前記発酵液を、前記メンブレンフィルタに入れ、50℃の温度で、膜間差圧(TMP)が1.2気圧である条件下で、菌体スラッジを分離除去して濾過液を得た。
菌体が除去された濾過液は、7,803.6gであり、菌体スラッジ液は、196.4gであった。前記菌体が除去された濾過液7,803.6gを10L濃縮器(Eyela社製)に投入し、47℃の蒸気温度及び80mmHgの圧力に維持しながら、発酵液の70%を除去して濃縮した。このとき、除去された凝縮水は、5,462.5gであり、除去された凝縮水内に、1,4−ジアミノブタンが0.3g検出された。下記表3は、菌体分離前後、及び一次濃縮段階前後の成分分析表である。下記表3の1,4−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、HPLCで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
前記一次濃縮後残留液2,341.1gに、水酸化ナトリウム1,205.4gを添加し、pH13.5に調節した。
前記pH13.5に調節された残留液を、5L二重ジャケット反応器に投入した。前記二重ジャケット反応器の上部は、トレイ状の総30段の蒸留塔(Aceglass社製)の下部から10段目部分に連結されている。前記二重ジャケット反応器は、50〜90℃の蒸気温度及び80mmHgの圧力で、前記残留液を追加して濃縮した。前記二重ジャケット反応器は、初期に水分蒸発によって、47℃の蒸気温度に維持されており、1,4−ジアミノブタンが蒸発されながら、90℃まで蒸気温度が上昇した。1,4−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を30段の蒸留塔に投入した。
前記1,4−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を、30段の蒸留塔に投入し、蒸留塔の上部から、水とアンモニアとが2,279.0g回収され、蒸留塔の下部から、1,4−ジアミノブタンが268.5g(HPLC純度99.97重量%、水分除外)回収され、1,4−ジアミノブタンの回収率は、95.01重量%であった。
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のpHを12.3に調節したことを除いては、実施例2と同一の方法で、1,4−ジアミノブタンの精製を行った。
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のpHを12.5に調節したことを除いては、実施例2と同一の方法で、1,4−ジアミノブタンの精製を行った。
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のpHを11.8に調節したことを除いては、実施例2と同一の方法で、1,4−ジアミノブタンの精製を行った。
前記実施例2〜4、及び比較例1で得られた1,4−ジアミノブタンの回収率を、一次濃縮液のpHと共に、下記表5に示し、一次濃縮液のpH変化による1,4−ジアミノブタン回収率差を評価した。
Claims (20)
- 1,4−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、
前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、pH12以上の塩基性組成物を調製する段階と、
前記塩基性組成物から、1,4−ジアミノブタンを回収する段階と
を含む1,4−ジアミノブタンの精製方法。 - 前記発酵液を濃縮する段階において、発酵液に含まれた溶媒の少なくとも一部が除去されることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記発酵液を濃縮する段階が、100℃以下の蒸気温度で遂行されることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記発酵液を濃縮する段階が、760mmHg以下の減圧された圧力で遂行されることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記発酵液を濃縮する段階が、10〜100℃の蒸気温度、及び10〜760mmHgの圧力で遂行されることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記発酵液を濃縮する段階の前に、前記発酵液から菌体を除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記濃縮物の溶媒含量が、濃縮物の総重量を基準に、10〜50重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム及び水酸化アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記塩基性組成物のpHが、12.0〜14.0であることを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。
- 前記塩基性組成物から、1,4−ジアミノブタンを回収する段階が、
前記塩基性組成物から蒸留によって、1,4−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階と、
前記1,4−ジアミノブタンを含む組成物から分別蒸留によって、1,4−ジアミノブタンを回収する段階と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の精製方法。 - 前記1,4−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階が、30〜158℃の蒸気温度、及び10〜760mmHgの圧力で遂行されることを特徴とする、請求項10に記載の精製方法。
- 前記1,4−ジアミノブタンを含む組成物が、気相、液相、またはそれらの混合相であることを特徴とする、請求項10に記載の精製方法。
- 前記蒸留によって、1,4−ジアミノブタンを主成分として含む組成物を分離する段階と、分別蒸留によって1,4−ジアミノブタンを回収する段階とが、連続して遂行されることを特徴とする、請求項10に記載の精製方法。
- 分別蒸留によって、1,4−ジアミノブタンを回収する段階が、蒸留塔で遂行されることを特徴とする、請求項10に記載の精製方法。
- 前記蒸留塔が、30〜158℃の蒸気温度、及び10〜760mmHgの圧力で作動することを特徴とする、請求項14に記載の精製方法。
- 前記蒸留塔の下部において、1,4−ジアミノブタンが回収されることを特徴とする、請求項14に記載の精製方法。
- 1,4−ジアミノブタンを含む組成物が除去された塩基性組成物から、副産物を回収することを特徴とする、請求項10に記載の精製方法。
- 前記副産物が、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸リチウム、硫酸バリウム及び硫酸アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項17に記載の精製方法。
- 請求項1〜18のうちいずれか1項に記載の方法によって精製された1,4−ジアミノブタン。
- 請求項19に記載の1,4−ジアミノブタンを使用して製造されるポリアミド。
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