JP2016204279A - Purification method for amide compound and purification apparatus for amide compound - Google Patents

Purification method for amide compound and purification apparatus for amide compound Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently removing impurities contained in an amide compound produced by a hydration reaction of a nitrile compound by use of a bacterial cell containing nitrile hydratase and/or a bacterial cell-treated product thereof as a catalyst and to provide a purification apparatus for an amide compound that is suitably used in the purification method.SOLUTION: The purification method for an amide compound comprises mixing a pH regulator such as NaOH or the like with a reaction liquid containing an amide compound such as acrylonitrile or the like produced by use of a bacterial cell containing nitrile hydratase and/or a bacterial cell-treated product thereof so as to regulate the pH to 7.5 to 8.5 and after that, supplying the mixture to a purification treatment tank 1, bringing the mixture into contact with active carbon and then filtering the mixture. The purification apparatus for an amide compound comprises an amide compound-containing reaction liquid supply pipe 2, a pH regulator supply pipe 3, a supply line 4 for supplying a mixture of the reaction liquid and the pH regulator and a purification treatment tank 1 for purifying an amide compound.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アミド化合物含有液、特に菌体および/またはその菌体処理物を触媒として用いてニトリル化合物の水和反応で製造された不純物を含有するアミド化合物の精製方法、ならびにアミド化合物の精製装置に関するものである。   The present invention relates to a method for purifying an amide compound containing impurities produced by a hydration reaction of a nitrile compound using a amide compound-containing liquid, in particular, a bacterial cell and / or a treated product thereof as a catalyst, and purification of the amide compound It relates to the device.

アミド化合物、特にニトリル化合物を水和して得られるアミド化合物生成液中にはその製法により種類は異なるものの、通常は高分子物質や界面活性剤、着色分、溶出物、または他の不純物等が存在する。これらを除去するために、例えば特許文献1および特許文献2には活性炭による精製処理方法が、特許文献3にはイオン交換膜による精製処理方法が、また特許文献4には多孔質中空糸膜による精製処理方法が記載されている。   The amide compound, especially the amide compound product obtained by hydrating a nitrile compound, although the type varies depending on the production method, usually contains polymer substances, surfactants, colored components, eluates, or other impurities. Exists. In order to remove these, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 use a purification method using activated carbon, Patent Document 3 uses a purification method using an ion exchange membrane, and Patent Document 4 uses a porous hollow fiber membrane. A purification method is described.

しかしながら、上記イオン交換膜や多孔質中空糸膜を用いた精製方法では特殊な精製装置が必要となる等、その実施において、経済性の面でのデメリットは避けられない。また、活性炭による精製方法においては、通常は特殊な設備は必要ないものの、得られる製品中にはなお不純物が存在し、効果の点で未だ不十分である。   However, the purification method using the ion exchange membrane or the porous hollow fiber membrane requires a special purification device. For example, a disadvantage in terms of economy cannot be avoided. Moreover, in the purification method using activated carbon, although no special equipment is usually required, impurities are still present in the obtained product, and the effect is still insufficient.

また、特許文献5には、簡便でかつ効率的な精製方法として、アミド化合物含有液を酸性条件下で活性炭と接触させる方法が提案されている。しかしながら、特に、ニトリル水和能を有する酵素であるニトリルヒドラターゼ等を用いてニトリル化合物を直接水和してアミド化合物を製造する場合、上記先行技術の活性炭による精製方法では、得られるアミド化合物の品質は十分に高いとは言えず、未だ検討の余地が残されている。   Patent Document 5 proposes a method of bringing an amide compound-containing solution into contact with activated carbon under acidic conditions as a simple and efficient purification method. However, in particular, when producing an amide compound by directly hydrating a nitrile compound using nitrile hydratase or the like, which is an enzyme having a nitrile hydrating ability, the purification method using activated carbon of the above prior art does not provide the amide compound obtained. The quality is not high enough and there is still room for consideration.

特開昭61−115495号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-115495 特開昭61−122253号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-122253 特開昭61−115058号公報JP-A-61-115058 特開昭61−122227号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-122227 特開2001−270857号公報JP 2001-270857 A

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で製造された不純物を含有するアミド化合物の活性炭による精製処理においては、効率的に不純物を除去するための好適なpHの範囲が存在し、通常、精製処理液のpHが好適な範囲になるように、pH調節剤を精製処理槽へ供給する方法が用いられる。例えば、精製処理に好適なpHが7よりも小さい場合には酸をpH調節剤として精製処理槽へ供給する方法や、精製処理に好適なpHが7よりも大きい場合には塩基をpH調節剤として精製処理槽へ供給する方法が用いられる。   In the purification treatment of activated carbon of an amide compound containing impurities produced by hydration of a nitrile compound using the bacterial cells and / or treated cells thereof, with a suitable pH for efficiently removing impurities A method is used in which a pH regulator is supplied to a purification treatment tank so that there is a range, and the pH of the purification treatment solution is usually in a suitable range. For example, when the pH suitable for the purification treatment is smaller than 7, a method of supplying an acid as a pH regulator to the purification treatment tank, or when the pH suitable for the purification treatment is larger than 7, the base is a pH regulator. The method of supplying to a refinement | purification processing tank is used.

活性炭による精製処理においてはその精製効率を良好に保つための好適なpHの範囲を逸脱すると精製効率が低下するため、通常、精製処理槽は精製効率を良好に保つために好適なpHに維持され精製処理が行われる。精製処理槽のpHを維持するために、pH調節剤が精製処理槽へ供給され、通常は混合されることなどにより分散し精製処理槽のpHは調節される。   In the purification process using activated carbon, the purification efficiency decreases when the pH value is outside the range suitable for maintaining good purification efficiency. Therefore, the purification tank is usually maintained at a suitable pH for maintaining good purification efficiency. A purification process is performed. In order to maintain the pH of the purification treatment tank, a pH regulator is supplied to the purification treatment tank and is usually dispersed by mixing and the pH of the purification treatment tank is adjusted.

しかしながら、本発明者らの検討によれば、pH調節剤を単独で精製処理槽へ供給する場合、pH調節剤が精製処理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、精製効率が低下してしまうことが判明した。精製処理槽の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、アミド化合物が反応、重合などで変質することにより不純物を生成し、精製効率を低下させていると推定される。   However, according to the study by the present inventors, when supplying the pH regulator alone to the purification tank, even if the pH regulator is dispersed after being supplied to the purification tank, the pH is appropriately controlled. It was found that the purification efficiency was lowered. Even if the pH of the purification tank is in the preferred range, the vicinity of the pH regulator supply port is temporarily deviated from the preferred pH range due to the high concentration of the pH regulator, and the amide compound is altered by reaction, polymerization, etc. It is presumed that impurities are generated by this, and the purification efficiency is lowered.

本発明の課題は、アミド化合物を効率的に精製する方法、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精製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 purifying an amide compound and an apparatus for purifying 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精製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 purifying 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菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する方法において、アミド化合物含有液にpH調節剤を混合した後に精製処理槽へ供給し、活性炭と接触させることを特徴とするアミド化合物の精製方法
〔2〕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〕に記載の製造方法
〔3〕ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する精製処理槽と、アミド化合物含有液と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精製装置
That is, the present invention is as follows.
[1] In a method for purifying an amide compound produced using a nitrile hydratase-containing microbial cell and / or a processed product thereof, a pH regulator is mixed with the amide compound-containing solution and then supplied to the purification tank A method for purifying an amide compound, wherein the amide compound is acrylamide or methacrylamide, and [3] a microbial cell containing nitrile hydratase and / or Alternatively, an apparatus for purifying an amide compound comprising a purification treatment tank for purifying an amide compound produced using the treated microbial cell product and a supply line for supplying a mixture of the amide compound-containing liquid and the pH regulator.

本願発明においては、pH調節剤が精製処理槽へ供給される以前にアミド化合物含有液と混合されることにより、精製処理槽内において、pHの局所的な変動が低減し、精製効率を低下させることなく効率的にアミド化合物を精製することができる。   In the present invention, by mixing with the amide compound-containing liquid before the pH regulator is supplied to the purification treatment tank, local fluctuations in pH are reduced in the purification treatment tank, and the purification efficiency is lowered. The amide compound can be efficiently purified without any trouble.

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.

以下、本発明のアミド化合物の精製方法および精製装置について説明する。   The amide compound purification method and purification apparatus of the present invention will be described below.

〔アミド化合物の精製方法〕
本発明のアミド化合物の精製方法は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する方法において、アミド化合物含有液にpH調節剤を混合した後に精製処理槽へ供給し、活性炭と接触させる工程を有する。
[Purification method of amide compound]
The method for purifying an amide compound according to the present invention is a method for purifying an amide compound produced using a bacterial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, and a pH regulator is mixed with the liquid containing the amide compound. After that, it has the process of supplying to a refinement processing tank and making it contact with activated carbon.

<ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/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アミド化合物への水和触媒として用いる。
<Bacteria and / or treated cells containing nitrile hydratase>
In the present invention, a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof (hereinafter, also simply referred to as “bacterial cell catalyst”) is used as a hydration catalyst of a nitrile compound to an amide compound.

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。   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菌体としては、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菌体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菌体としては、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)属に属する菌体などが挙げられる。これらは一種で用いても二種以上を併用しても良い。
また、これら菌体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、特許手続き上の菌体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。
The microbial cell containing nitrile hydratase is not particularly limited as long as it produces nitrile hydratase and retains nitrile hydratase activity in an aqueous solution of a nitrile compound and an amide compound. The nitrile hydratase-producing cells include Nocardia, Corynebacterium, Bacillus, thermophilic Bacillus, Pseudomonas, and Micrococcus. , Rhodococcus genus represented by Rhodochrous species, Acinetobacter genus, Xanthobacter genus, Streptomyces genus, Rhizobium genus, Klebsiella genus, Klebsiella Representative of the genus Enterobacter, Erwinia, Aeromonas, Citrobacter, Achromobacter, Agrobacterium or thermophila Genus Pseudonocardia, Bacteridium, Brevibak Such as cells belonging to the helium (Brevibacterium) genus can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition, a transformant in which a nitrile hydratase gene cloned from these bacterial cells is highly expressed in an arbitrary host, and one or more of the constituent amino acids of the nitrile hydratase using other DNA by using recombinant DNA technology And 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. In addition, as an arbitrary host mentioned here, Escherichia coli is exemplified as a representative example as described later, but is not particularly limited to Escherichia coli, and is not limited to Escherichia coli, and may belong to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis. Other strains such as fungi, yeasts and actinomycetes are also included. As an example of such a case, MT-10822 [This strain is the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry, 1-3 1-3 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, on February 7, 1996 (currently Tsukuba, Ibaraki) City East 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6 (National Institute of Technology and Evaluation, Patent Biological Deposit Center) under the accession number FERMBP-5785, based on the Budapest Treaty on the international recognition of deposits of bacterial cells under patent procedures It has been deposited. ].

これら菌体の中でも、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)属に属する菌体、および該菌体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 bacterial cells, in terms of having a highly active and highly stable nitrile hydratase, cells belonging to the genus Pseudonocardia and the nitrile hydratase gene cloned from the bacterial cells can be used in any host. A highly expressed transformant and a transformant expressing a mutant nitrile hydratase are preferred. 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、菌体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、該菌体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 the cells, and transformants in which the nitrile hydratase gene cloned from the cells is highly expressed in any host. . The microbial cells 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良く、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 to be used for transformation is not limited 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菌体は、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、菌体を植菌した後、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℃以上でも良い。)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 microbial cells 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 the cells in a normal liquid medium such as LB medium or M9 medium, an appropriate culture temperature (generally 20 ° C. to 50 ° C., but in the case of thermophilic bacteria, 50 ° C. or higher) However, it can also be prepared by culturing. 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 cells producing the above nitrile hydratase with the nitrile compound, various treatments such as collection of cells by centrifugation or the like, and crushing to produce crushed bacterial cells, The microbial cells that have been subjected to any of these treatments are collectively referred to as processed microbial cells.

破砕される菌体の形態としては、ニトリルヒドラターゼを産生する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 disrupted cell is not particularly limited as long as it contains a nitrile hydratase-producing cell. For example, the culture solution containing the cell itself, the culture solution is centrifuged and separated and recovered. And those obtained by washing the collected cells with physiological saline or the like.

<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.

<活性炭>
本発明では、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を活性炭と接触させることにより精製を行う。
<Activated carbon>
In the present invention, purification is carried out by bringing amide compounds produced using nitrile hydratase-containing microbial cells and / or processed microbial cells thereof into contact with activated carbon.

活性炭は粉状および粒状のいずれであっても使用することができる。また、精製処理を行う装置においても、用いる活性炭の粒度に適したものを用いれば良い。例えば粉状活性炭を用いる場合は、液の攪拌が可能な槽において、回分式および連続式のいずれでも実施することができる。また、粒状活性炭を用いるような場合は、上記形式の他に、充填塔形式による連続処理も可能である。   The activated carbon can be used in any of powdery and granular form. Moreover, what is necessary is just to use the apparatus suitable for the particle size of the used activated carbon also in the apparatus which performs a refinement | purification process. For example, when powdered activated carbon is used, it can be carried out either batchwise or continuously in a tank in which the liquid can be stirred. Moreover, when using granular activated carbon, the continuous process by a packed tower format other than the said format is also possible.

また、活性炭には一般的には、原料として石炭、木、およびヤシ殻等を用いたもの等があるが、吸着能を有するものであれば特段の限定はなく、いずれのものであっても使用することが可能である。しかしながら、処理の対象とするアミド化合物が特に不飽和結合を有するものである場合は、該アミド化合物の保存安定性や重合し易さ等を考慮すると、活性炭としては金属分含有量の少ないものを使用することが好ましく、原料が木質のもの、またはヤシ殻のものを使用することがより好ましい。   In addition, activated carbon generally includes coal, wood, coconut shell and the like as raw materials, but there is no particular limitation as long as it has adsorption ability, and any of them may be used. It is possible to use. However, when the amide compound to be treated has an unsaturated bond in particular, considering the storage stability and ease of polymerization of the amide compound, the activated carbon should have a low metal content. It is preferable to use, and it is more preferable to use a raw material made of wood or a coconut shell.

本発明において、アミド化合物を精製処理する際に使用する活性炭量は、あまり少ない場合は十分な精製効果を得ることが困難であり、またあまり多く使用しても不経済となることから、その使用量としてはアミド化合物含有液に対して、通常0.01〜20重量%の範囲、より好ましくは0.05〜10重量%の範囲である。また、活性炭として特に粉状のものを用いる場合、該活性炭はアミド化合物含有液中にそのまま直接添加しても良く、または一旦、活性炭を水等の媒体中に分散させ、スラリー状としたものをアミド化合物含有液に添加、あるいは供給するようにしても良い。   In the present invention, when the amount of activated carbon used for purification treatment of the amide compound is too small, it is difficult to obtain a sufficient purification effect. The amount is usually in the range of 0.01 to 20% by weight, more preferably in the range of 0.05 to 10% by weight with respect to the amide compound-containing liquid. When activated carbon is used in particular in powder form, the activated carbon may be directly added directly to the amide compound-containing liquid, or once activated carbon is dispersed in a medium such as water to form a slurry. You may make it add or supply to an amide compound containing liquid.

次いで、本発明では上記接触処理したアミド化合物含有液から活性炭を分離し、該アミド化合物含有液の精製液を得る。活性炭を分離する方法としては、一般に用いられる固液分離装置を用いる方法であれば特に限定はなく、例えば加圧濾過器、減圧濾過器、または遠心分離器等があげられ、更には回分式および連続式のいずれであっても構わない。また、本発明においては上記活性炭を分離した後のアミド化合物含有液を冷却し、液中より目的のアミド化合物を晶析させるという方法を採用することにより、更なる精製されたアミド化合物を得ることも可能である。   Next, in the present invention, the activated carbon is separated from the contact-treated amide compound-containing liquid to obtain a purified liquid of the amide compound-containing liquid. The method for separating activated carbon is not particularly limited as long as it is a method using a commonly used solid-liquid separation device, and examples thereof include a pressure filter, a vacuum filter, a centrifuge, and the like. Any of continuous type may be used. Further, in the present invention, a further purified amide compound is obtained by adopting a method of cooling the amide compound-containing liquid after separating the activated carbon and crystallizing the target amide compound from the liquid. Is also possible.

<pH調節剤>
pH調節剤は、精製処理液のpHを精製処理における精製効率を良好に保つための好適な範囲に調節するために用いられる。
精製処理に好適な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 regulator>
The pH adjusting agent is used to adjust the pH of the purification treatment solution to a suitable range for maintaining good purification efficiency in the purification treatment.
When the pH suitable for the purification treatment is smaller than 7, an acid can be used as a pH regulator.

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、精製処理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。精製処理槽の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、高濃度の水溶液を用いると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。
精製処理に好適な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。
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 purification tank, 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 purification tank, it is more preferable to use a liquid acid as the 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%. Hereinafter, it is more preferably 1 wt% or more and 50 wt% or less.
When the pH suitable for the purification treatment is larger than 7, a base can be used as a pH regulator.

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、精製処理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塩基は水溶液として用いることはより好ましい。精製処理槽の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、高濃度の水溶液を用いると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。   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 purification treatment tank, it is preferable to use the base in the liquid state. The base in the state is more preferably used as an aqueous solution. Considering the controllability of the pH adjustment of the purification tank, it is more preferable to use a liquid base as the aqueous solution. The concentration of the base 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%. Hereinafter, it is more preferably 1 wt% or more and 50 wt% or less.

<精製処理槽>
精製処理槽としては、一つの精製処理器から構成される単段の精製処理槽を用いても良く、複数の精製処理器から構成される多段の精製処理槽を用いても良い。精製処理器としては、槽型精製処理器を用いても良く、管型精製処理器を用いても良い。槽型精製処理器としては、撹拌機を備える精製処理器が好ましい。
<Purification treatment tank>
As the purification treatment tank, a single-stage purification treatment tank composed of one purification treatment apparatus may be used, or a multistage purification treatment tank composed of a plurality of purification treatment apparatuses may be used. As the purification processor, a tank-type purification processor or a tube-type purification processor may be used. As the tank-type purification processor, a purification processor equipped with a stirrer is preferable.

精製処理槽にはアミド化合物含有液と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、一つの精製処理器に一つ設置されていても、複数設置されていても良い。   A supply line for supplying a mixture of the amide compound-containing liquid and the pH regulator is installed in the purification treatment tank. One supply line or a plurality of supply lines may be installed in one purification processor.

精製処理槽に備えられるアミド化合物混合液とpH調節剤との混合物の供給ラインとしては、例えば、アミド化合物含有液として反応工程で得られる反応混合物を用い、反応混合物とpH調節剤との混合物の供給ラインが挙げられる。あるいは、精製処理槽に精製処理液の一部を精製処理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、アミド化合物含有液として精製処理槽内から取り出された精製処理液の一部を用い、精製処理液の一部とpH調節剤との混合物の供給ラインが挙げられる。   As the supply line of the mixture of the amide compound mixture and the pH adjuster provided in the purification treatment tank, for example, the reaction mixture obtained in the reaction step is used as the amide compound-containing solution, and the mixture of the reaction mixture and the pH adjuster is used. Supply line. Alternatively, an external circulation line equipped with a pump for returning a part of the purification treatment liquid to the purification treatment tank is installed in the purification treatment tank, and a part of the purification treatment liquid taken out from the purification treatment tank as an amide compound-containing liquid And a supply line for a mixture of a part of the purification treatment liquid and the pH adjuster.

精製処理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。
精製処理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、精製処理液の一部が精製処理槽内から取り出され、外部循環ラインを経由して精製処理槽へ戻される。
The pump provided in the external circulation line in the case of installing the external circulation line equipped with the pump in the refining treatment tank is not particularly limited. For example, a turbo type such as a centrifugal pump, a tilt pump or an axial pump Examples thereof include a pump, and a positive displacement pump such as a reciprocating pump and a rotary pump.
When installing an external circulation line equipped with a pump in the purification tank, a part of the purification solution is taken out from the purification tank using the pump provided in the external circulation line and passes through the external circulation line. And returned to the purification tank.

精製処理槽は、温度制御装置を有していても良く、温度制御装置を有していなくても良いが、精製処理液の温度を制御する観点から、温度制御装置を有することは望ましい。   The purification treatment tank may or may not have a temperature control device, but it is desirable to have a temperature control device from the viewpoint of controlling the temperature of the purification treatment liquid.

精製処理槽が温度制御装置を有す場合の温度制御装置は、精製処理槽自体に設けても良く、精製処理槽に設置される外部循環ラインに設けても良い。精製処理槽における温度制御装置としては、例えば、熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、ジャケット式熱交換器、コイル式熱交換器などの精製処理槽に直接設置する形態のもの、あるいは多管円筒式交換器、渦巻管式交換器、渦巻板式交換器、プレート式交換器、二重管式交換器などの精製処理槽の外部循環ラインに設置する形態のものが挙げられる。   In the case where the refining treatment tank has a temperature control device, the temperature control apparatus may be provided in the refining treatment tank itself or in an external circulation line installed in the refining treatment tank. Examples of the temperature control device in the purification treatment tank include a heat exchanger. Examples of heat exchangers include those installed directly in purification tanks such as jacket heat exchangers and coil heat exchangers, or multitubular cylindrical exchangers, spiral tube exchangers, and spiral plate exchangers. , Plate-type exchangers, double-pipe-type exchangers and the like installed in the external circulation line of the purification treatment tank.

精製処理方法としては、例えば、(1)アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物および活性炭を精製処理槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法(回分方法)、(2)アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物および活性炭の一部を精製処理槽に仕込んだ後、連続的または間欠的に残りのアミド化合物含有液とpH調節剤との混合物および活性炭を供給して反応を行う方法(半回分方法)、(3)アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物および活性炭の連続的または間欠的な供給と、精製処理液(アミド化合物含有液、pH調節剤および活性炭などを含む。)の連続的または間欠的な取り出しを行いながら、精製処理槽内の精製処理液を全量取り出すことなく連続的に精製処理を行う方法(連続方法)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、連続方法が好ましい。   Examples of the purification treatment method include: (1) a method in which a mixture of an amide compound-containing solution and a pH regulator and activated carbon are charged in a purification treatment tank all at once (batch method), and (2) an amide compound is contained. The mixture of the liquid and the pH regulator and a part of the activated carbon are charged into the purification tank, and then the reaction is carried out by supplying the mixture of the remaining amide compound-containing liquid and the pH regulator and the activated carbon continuously or intermittently. Method (semi-batch method), (3) Continuous or intermittent supply of a mixture of amide compound-containing liquid and pH regulator and activated carbon, and purification treatment liquid (including amide compound-containing liquid, pH regulator and activated carbon) .)), A method (continuous method) in which the purification treatment is continuously carried out without taking out the entire amount of the purification treatment liquid in the purification treatment tank. Among these, the continuous method is preferable in that it is easy to produce an amide compound industrially in large quantities and efficiently.

本発明において、活性炭によりアミド化合物含有液を精製処理する際の温度は、アミド化合物の結晶が析出せずに、かつその安定性に影響のない範囲であれば特に制限はないが、通常は0〜80℃の範囲で行われる。特にアクリルアミドやメタクリルアミド含有液のような、不飽和結合を有するアミド化合物含有液を精製処理する場合は、重合反応生起によるゲル化を防止するために60℃以下、更には10〜50℃の範囲にて、活性炭と接触させることが好ましい。また、活性炭との接触処理に要する時間は、処理形式や活性炭の量にもよるが、通常は0.5〜20時間の範囲である。   In the present invention, the temperature at which the amide compound-containing liquid is purified by activated carbon is not particularly limited as long as the amide compound crystals are not precipitated and the stability thereof is not affected. It is carried out in the range of -80 ° C. In particular, when purifying an amide compound-containing liquid having an unsaturated bond, such as an acrylamide or methacrylamide-containing liquid, in order to prevent gelation due to the occurrence of a polymerization reaction, it is in the range of 60 ° C. or lower, and further in the range of 10-50 ° C. It is preferable to contact with activated carbon. The time required for the contact treatment with activated carbon is usually in the range of 0.5 to 20 hours, although it depends on the type of treatment and the amount of activated carbon.

精製処理槽の容積は、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。精製処理槽が複数の精製処理器から構成される場合、前記容積は各々の精製処理器の容積を指す。 Volume of purification treatment tank 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. In the case where the purification tank is composed of a plurality of purification processors, the volume refers to the volume of each purification processor.

精製処理槽内のpHは、精製効率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pH4〜pH10の範囲にある。pHが前記範囲にあると、活性炭による精製効率を良好に維持できる点で好ましい。   The pH in the purification treatment tank is not particularly limited as long as it is in a suitable range for maintaining good purification efficiency, but is preferably in the range of pH 4 to pH 10. When the pH is in the above range, it is preferable in that the purification efficiency by activated carbon can be maintained satisfactorily.

精製処理槽のpHとは、精製処理槽が一つの精製処理器のみから構成される場合は、当該精製処理器内のpHを指し、精製処理槽が複数の精製処理器から構成される場合は、各々の精製処理器内のpHを指す。精製処理槽の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。精製処理槽のpHは、精製処理槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には精製処理槽出口(精製処理液取り出し口)で測定可能である。   The pH of the purification tank refers to the pH in the purification processor when the purification tank is composed of only one purification processor, and when the purification tank is composed of a plurality of purification processors. , Refers to the pH within each purification processor. The pH of the purification treatment tank 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 purification treatment tank can be measured at any location in the purification treatment tank, and specifically, can be measured at the purification treatment tank outlet (purification treatment liquid outlet).

<pH調節剤の供給>
pH調節剤は精製処理槽へ供給されるアミド化合物含有液に混合された後に精製処理槽へ供給される。アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物を精製処理槽へ供給する供給ラインの精製処理槽中の精製処理液への供給口の設置位置には特に制限はなく、精製処理液の上部へ設置しても、精製処理液中へ設置しても良い。アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物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。
<Supply of pH regulator>
The pH adjuster is mixed with the amide compound-containing liquid supplied to the purification treatment tank and then supplied to the purification treatment tank. There is no particular restriction on the installation position of the supply port to the purification treatment liquid in the purification treatment tank of the supply line for supplying the mixture of the amide compound-containing liquid and the pH adjusting agent to the purification treatment tank. Or you may install in a refinement | purification processing liquid. The shape of the supply port of the mixture of the amide compound-containing liquid and the pH regulator is not particularly limited, and any shape that is usually used can be suitably used.

pH調節剤がアミド化合物含有液と混合された後に精製処理槽へ供給される場合の、pH調節剤とアミド化合物含有液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、pH調節剤とアミド化合物含有液を配管中で混合する方法などが挙げられる。pH調節剤とアミド化合物含有液を配管中で混合させるには、pH調節剤供給管とアミド化合物含有液供給管を結合することによりpH調節剤とアミド化合物含有液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。   As a method of mixing the pH regulator and the amide compound-containing liquid when the pH regulator is mixed with the amide compound-containing liquid and then supplied to the purification treatment tank, a known method can be used. The method etc. which mix a regulator and an amide compound containing liquid in piping are mentioned. In order to mix the pH regulator and the amide compound-containing liquid in the pipe, the pH regulator and the amide compound-containing liquid can be directly mixed by combining the pH regulator supply pipe and the amide compound-containing liquid supply pipe. Furthermore, the method of mixing actively by installing line mixers, such as a static mixer, in piping is mentioned.

精製処理槽へ供給されるpH調節剤とアミド化合物含有液は任意の比率で混合されれば良く、好ましくは、pH調節剤:アミド化合物含有液の比率が、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調節剤がアミド化合物含有液と混合された後に精製処理槽へ供給する場合の、pH調節剤とアミド化合物含有液との混合物を供給方法は、公知の方法を用いることができる。   The pH regulator and amide compound-containing liquid supplied to the purification treatment tank may be mixed at an arbitrary ratio. Preferably, the ratio of the pH regulator: amide compound-containing liquid is 1: 1 to 1: 100,000,000, more preferably 1:10 to 1: 10,000,000. A known method can be used for supplying the mixture of the pH adjuster and the amide compound-containing liquid when the pH adjuster is mixed with the amide compound-containing liquid and then supplied to the purification treatment tank.

〔アミド化合物の精製装置〕
本発明のアミド化合物の精製装置は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する精製処理槽と、アミド化合物含有液とpH調節剤との混合物を供給する供給ラインを備える。
精製処理槽の構成については、上述した通りである。
[Purification equipment for amide compounds]
An apparatus for purifying an amide compound according to the present invention includes a purification treatment tank for purifying an amide compound produced using a nitrile hydratase-containing microbial cell and / or a processed microbial cell product thereof, an amide compound-containing liquid, and a pH regulator. And a supply line for supplying the mixture.
The configuration of the refining treatment tank is as described above.

以下、本発明のアミド化合物の精製装置の具体例を、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although the specific example of the refiner | purifier of the amide compound of this invention is demonstrated with reference to drawings, this invention is not limited to this.

図1の製造装置は、攪拌機7を備える精製処理槽1と、反応混合物とpH調節剤の混合物の供給管4を通して精製処理槽1に接続された反応混合物供給管2とpH調節剤供給管3とを備える。   The production apparatus of FIG. 1 includes a purification treatment tank 1 provided with a stirrer 7, a reaction mixture supply pipe 2 and a pH adjustment agent supply pipe 3 connected to the purification treatment tank 1 through a supply pipe 4 for a mixture of a reaction mixture and a pH adjustment agent. With.

図2の製造装置は、攪拌機7を備える精製処理槽1と、精製処理液と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、反応工程で得られる反応混合物供給管2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. 2 includes a refining treatment tank 1 provided with a stirrer 7, an external circulation line 8 installed in a reaction tank 1 connected to the reaction tank 1 through a supply pipe 6 of a mixture of a refining treatment liquid and a pH regulator, and a pH. A regulator supply pipe 3 and a reaction mixture supply pipe 2 obtained in the reaction step 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 clone cells were obtained and similarly cultured by the method of Example 1 to obtain wet cells containing nitrile 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、以下の条件で反応を行った。
[Production of acrylamide]
In order to obtain a final product having an acrylamide concentration in the aqueous solution of 50% by weight, the reaction was performed under the following 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、pH調節剤の供給管、アクリロニトリルの供給管およ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。 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, the pH regulator supply pipe, the acrylonitrile supply pipe, and the cell catalyst 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、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、第1反応器へ連続的に供給した。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、pH調節剤の供給管を介し、第1反応器へ連続的に供給した。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 fed to the first reactor through an acrylonitrile feed pipe at a rate of 32 kg / h. Pure water was continuously supplied to the first reactor through 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, the supply amount was adjusted so that the reaction pH was 7.5 to 8.5, and continuously to the first reactor via the pH adjuster supply pipe. Supplied. 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 reaction solution is 1 m above 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 250 nm, column temperature 40 ° C.)
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 200 nm, column temperature 40 ° C.)
Separation column: Wakosil-II 5C18HG (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
Eluent: 7% (volume basis) -acetonitrile, 0.1 mM-
Acetic acid, 0.2 mM sodium acetate at each concentration
Aqueous solution

〔アクリルアミドの精製〕
精製処理槽として攪拌機を備えた、槽内径0.8m、直胴部長さ1mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型精製処理槽(容積:0.5m)を準備した。第2反応器出口配管を精製処理槽へ接続した。pH調節剤の供給管は第2反応器出口配管と接続した合流配管になっており、反応混合物とpH調節剤は合流配管中で混合され、精製処理槽には混合物として供給される。活性炭供給管は精製処理槽へ直接接続している。
[Purification of acrylamide]
As a purification treatment tank, a tank-type purification treatment tank with a SUS jacket type heat exchanger (volume: 0.5 m 3 ) having a tank inner diameter of 0.8 m and a straight body length of 1 m was prepared. The second reactor outlet pipe was connected to the purification treatment tank. The pH regulator supply pipe is a junction pipe connected to the second reactor outlet pipe, and the reaction mixture and the pH regulator are mixed in the junction pipe and supplied to the purification treatment tank as a mixture. The activated carbon supply pipe is directly connected to the purification treatment tank.

上記製造方法で得られた菌体触媒を含有する反応混合物を精製処理槽へ80kg/hの速度で連続的に供給した。pH調節剤として0.5重量%−アクリル酸水溶液を使用し、精製処理液pHが4.9〜5.1となるように供給量を調節した。pH調節剤はpH調節剤供給管を経由し、第2反応器出口配管と合流し、反応混合物と混合された後に精製処理槽へ連続的に供給した。精製処理液pHは精製処理槽出口においてガラス電極法を用いて測定した。クラレケミカル株式会社製 粉末活性炭PM-SXを0.5kg/hの速度で精製処理槽へ連続的に供給した。精製処理液を精製処理槽から80kg/hの速度で連続的に取り出し、濾過を行った。   The reaction mixture containing the bacterial cell catalyst obtained by the above production method was continuously supplied to the purification treatment tank at a rate of 80 kg / h. A 0.5% by weight-acrylic acid aqueous solution was used as a pH adjuster, and the supply amount was adjusted so that the pH of the purified treatment solution was 4.9 to 5.1. The pH regulator was joined to the second reactor outlet pipe via the pH regulator supply pipe, mixed with the reaction mixture, and then continuously supplied to the purification treatment tank. The pH of the purification treatment solution was measured using a glass electrode method at the outlet of the purification treatment tank. Powdered activated carbon PM-SX manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd. was continuously supplied to the purification treatment tank at a rate of 0.5 kg / h. The purification treatment liquid was continuously taken out from the purification treatment tank at a rate of 80 kg / h and filtered.

精製処理開始から100時間後に濾液を採取した。第2反応器出口から得られた精製処理前の反応液及び精製処理後の濾液のそれぞれに含まれるタンパク質の量を比較することによりタンパク質除去率を求めた。   The filtrate was collected 100 hours after the start of the purification treatment. The protein removal rate was calculated | required by comparing the quantity of the protein contained in each of the reaction liquid before the refinement | purification process obtained from the 2nd reactor exit, and the filtrate after a refinement | purification process.

タンパク質濃度は、反応液及び濾液それぞれの液に含まれるアミド化合物を半透膜により透析除去した後、バイオラット社製タンパク質分析キットを用いて定量した。精製処理後のタンパク質除去率は99.5%以上であった。   The protein concentration was quantified using a protein analysis kit manufactured by Biorat after the amide compound contained in each of the reaction solution and the filtrate was removed by dialysis using a semipermeable membrane. The protein removal rate after the purification treatment was 99.5% or more.

精製処理後の濾液10mLにメタノール100mLを加え、360nmにおける透過率を測定した結果、99.9%以上でありアクリルアミドの重合物の存在は認められなかった。   100 mL of methanol was added to 10 mL of the filtrate after the purification treatment, and the transmittance at 360 nm was measured. As a result, it was 99.9% or more, and the presence of an acrylamide polymer was not observed.

[実施例2]
実施例1のアクリロニトリルの精製において、pH調節剤として0.5重量%−アクリル酸水溶液を使用する代わりに1重量%−硫酸水溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、アクリルアミドの精製を行った。精製処理開始から100時間後に濾液を採取し実施例1と同様の方法にてタンパク質除去率を求めたところ、タンパク質除去率は99.5%以上であった。
[Example 2]
In the purification of acrylonitrile in Example 1, acrylamide was purified in the same manner as in Example 1 except that instead of 0.5 wt% -acrylic acid aqueous solution as a pH regulator, 1 wt% -sulfuric acid aqueous solution was used. Went. The filtrate was collected 100 hours after the start of the purification treatment, and the protein removal rate was determined by the same method as in Example 1. The protein removal rate was 99.5% or more.

精製処理後の濾液10mLにメタノール100mLを加え、360nmにおける透過率を測定した結果、99.9%以上でありアクリルアミドの重合物の存在は認められなかった。   100 mL of methanol was added to 10 mL of the filtrate after the purification treatment, and the transmittance at 360 nm was measured. As a result, it was 99.9% or more, and the presence of an acrylamide polymer was not observed.

[比較例1]
実施例1のアクリロニトリルの精製において、pH調節剤の供給管を精製処理槽へ直接接続し、pH調節剤を精製処理槽へ直接供給した以外は、実施例1と同様にして、アクリルアミドの精製を行った。精製処理開始から100時間後に濾液を採取し実施例1と同様の方法にてタンパク質除去率を求めたところ、タンパク質除去率は95%であった。
精製処理後の濾液10mLにメタノール100mLを加え、360nmにおける透過率を測定した結果、98.5%でありアクリルアミドの重合物の存在が認められた。
[Comparative Example 1]
In the purification of acrylonitrile in Example 1, the acrylamide was purified in the same manner as in Example 1 except that the supply pipe for the pH regulator was directly connected to the purification tank and the pH regulator was directly fed to the purification tank. went. The filtrate was collected 100 hours after the start of the purification treatment, and the protein removal rate was determined by the same method as in Example 1. The protein removal rate was 95%.
100 mL of methanol was added to 10 mL of the filtrate after the purification treatment, and the transmittance at 360 nm was measured. As a result, it was 98.5%, and the presence of a polymer of acrylamide was recognized.

1:精製処理槽
2:反応混合物供給管
3:pH調節剤供給管
4:反応混合物とpH調節剤の混合物の供給管
4’:精製処理液とpH調節剤の混合物の供給管
5:攪拌機
6:外部循環ライン
7:循環ポンプ
8:熱交換器
9:冷却水入口
10:冷却水出口
1: Purification tank 2: Reaction mixture supply pipe 3: pH regulator supply pipe 4: Feed pipe for mixture of reaction mixture and pH regulator 4 ': Feed pipe for mixture of purification treatment liquid and pH regulator 5: Stirrer 6 : External circulation line 7: Circulation pump 8: Heat exchanger 9: Cooling water inlet 10: Cooling water outlet

Claims (3)

ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する方法において、アミド化合物含有液にpH調節剤を混合した後に精製処理槽へ供給し、活性炭と接触させることを特徴とするアミド化合物の精製方法 In a method for purifying a microbial compound containing nitrile hydratase and / or an amide compound produced by treating the microbial compound, a pH regulator is mixed in the amide compound-containing solution and then supplied to a purification treatment tank. Method for purifying amide compound characterized by contacting with 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に記載の製造方法 The production method according to claim 1, wherein the amide compound is acrylamide or methacrylamide. ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を精製する精製処理槽と、アミド化合物含有液と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精製装置 A purification treatment tank for purifying an amide compound produced using a nitrile hydratase-containing microbial cell and / or a processed microbial cell product thereof, and a supply line for supplying a mixture of the amide compound-containing liquid and the pH regulator Amide compound purification equipment
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