JP2742909B2

JP2742909B2 - 無水シトラコン酸の製造方法

Info

Publication number: JP2742909B2
Application number: JP8178749A
Authority: JP
Inventors: ミシェル・アラ
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: DE69621376T2; US5824820A; CN1150584A; EP0749952B1; FR2735775B1; EP0749952A1; JPH09132572A; JP2966359B2; FR2735775A1; CN1077563C; JPH09117296A; DE69621376D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無水シトラコン
酸の新規の製造方法に関する。より正確には、この発明
は、イタコン酸を含む出発原料からの無水シトラコン酸
の製造方法に関する。本発明の変法においては、イタコ
ン酸の醗酵ブイヨンから又はイタコン酸の製造における
副生成物から無水シトラコン酸が直接製造される。

【０００２】

【従来の技術】無水シトラコン酸は、産業において需要
が増してきている物質である。ここ数十年間、その製造
のための最も経済的な方法を画定することが多くの研究
の主題となっている。最も有利な経路は、イタコン酸、
一般的には再生できる出発原料（各種の糖、でんぷん
等）からの醗酵によって得られたイタコン酸を用い、異
性化反応と組み合わせて酸無水物形成反応を実施するこ
とから成る。

【０００３】かくして、米国特許第８２７６３８号明細
書には、イタコン酸から、脱水／異性化反応を減圧下で
１５５℃〜１８５℃の範囲の温度においてバッチ式態様
で実施する製造が記載されている。

【０００４】反応収率を改善するために、異性化反応を
促進する触媒を用いることが提唱されている。かくし
て、例えば米国特許第２９６６４９８号明細書には、ア
ルカリ金属硫酸塩及び燐酸二水素塩を基とする触媒を用
いたイタコン酸からの無水シトラコン酸の製造が記載さ
れている。この方法は、無水シトラコン酸が単一工程で
得られるので有利であるが、しかしいくつかの欠点があ
る。まず、温度を制御するのが難しい。そして、反応の
際に少量生成する水は除去するのが難しく、これを蒸留
すると無水シトラコン酸が飛沫同伴され、このことは得
られる生成物の損失につながる。

【０００５】触媒の化学的性状が様々な問題、即ち安定
性及び溶解性の問題をもたらすことがあるので、分解を
起こさず且つ技術的問題を少なくするように、できる限
り最少量で用いることができるその他の高性能触媒系が
求められている。

【０００６】かくして、Galanti らは、無水イタコン酸
を無水シトラコン酸に異性化するための触媒として塩基
を用いることの利点を示している｛「J. Org. Chem.」、
４７、第１５７２〜１５７４頁（１９８２年）｝。この
合成法においては、初めにイタコン酸から無水イタコン
酸を製造しなければならず、さらに、アミンは無水シト
ラコン酸の激しい重合を引き起こすことがあることがよ
く知られており、このことは産業上の関係から全体的な
安定性の点でこの物質の製造のためのかなりの障害とな
るので、二重の欠点がある。

【０００７】収率を改善し且つアミンの使用に関連する
危険性を低減させるために、本出願人は、フランス国特
許出願第９４／００９３８号において、新規の触媒系、
即ち４〜１０の範囲のｐＫ_a を有する酸−塩基触媒を提
唱している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】その継続した研究にお
いて、本出願人は、無水シトラコン酸の製造のための方
法を改善した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の主題は、
連続法における無水シトラコン酸の製造にある。より正
確には、本発明の主題は、反応条件下でイタコン酸が液
状であるような温度に保たれた反応媒体中にイタコン酸
又はイタコン酸を含む出発原料を連続的に導入し且つ触
媒を随意に導入することから成ることを特徴とする、無
水シトラコン酸の連続式製造方法にある。

【００１０】この連続式製造法は、多量の無水シトラコ
ン酸の製造が必要とされる場合に非常に有利である。実
際、同じ製造を実施する連続式反応器の寸法は、バッチ
式条件下で実施する反応器の寸法よりもはるかに小さ
い。さらに、反応が連続的に実施されるという事実は収
率に関して有益であり、生産費用の削減をもたらし、特
に得られる生成物の一定の品質（副生成物の生成の減
少）をもたらす。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の方法に従えば、用いられ
る出発原料は、純粋なイタコン酸又は後に特定される性
状の任意のその他のイタコン酸源である。

【００１２】イタコン酸から無水シトラコン酸を得るた
めに実施される脱水／異性化反応は、溶媒の不在下で実
施することもでき、また、溶媒の存在下で実施すること
もできる。かくして、出発原料は、固体の形で又は水中
若しくは有機溶媒中の溶液状で反応媒体に連続的に導入
される。

【００１３】溶媒の選択は、出発のイタコン酸を可溶化
する能力に従って決定される。さらに、溶媒は反応条件
下で不活性でなければならない。

【００１４】水と共に一般的に少なくとも１３０℃の沸
点を有する二成分共沸混合物を形成する液体を有機溶媒
として用いるのが好ましい。この有機溶媒としては、こ
れが水と共に形成する二成分共沸混合物が・無水シトラコン酸の沸点、・無水シトラコン酸自体が水又は有機溶媒と共に形成す
る二成分共沸混合物の沸点よりも低い沸点を有するよう
なものを選択する。最後に、有機溶媒としては、無水シ
トラコン酸の損失を制限するために、無水シトラコン酸
及び水と共に三成分共沸混合物を形成しないようなもの
を選択するのが好ましい。

【００１５】本発明の方法において用いることができる
有機溶媒は、１１０℃〜２００℃の範囲、好ましくは１
３０℃〜１７０℃の範囲の沸点を有するものであるのが
好ましい。その非限定的な例としては、以下のものを挙
げることができる：・脂肪族炭化水素、より特定的にはパラフィン類、例え
ば特にオクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、ウン
デカン及びテトラデカン；芳香族炭化水素、例えば特に
トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼ
ン、トリメチルベンゼン、クメン、プソイドクメン、及
びアルキルベンゼン類の混合物から成る石油留分、特に
Solvesso（登録商標）タイプの留分、・塩素化脂肪族炭化水素、例えば１，１，２−トリクロ
ルエタン、ペンタクロルエタン、１−ヨード−２−メチ
ルプロパン、１−クロルヘキサン及び１−クロル２−エ
チルヘキサン；塩素化芳香族炭化水素、より特定的には
クロルベンゼン及びクロルトルエン、・エーテル、より特定的には脂肪族エーテル、例えばブ
チルエーテル、イソブチルエーテル、エチルヘキシルエ
ーテル、１−ブトキシ−２−メトキシエタン、１，１−
ジエトキシブタン、アミルエーテル、イソアミルエーテ
ル及びジプロポキシメタン；芳香族エーテル、例えばフ
ェニルプロピルエーテル及びメシチルオキシド、・ニトロ化合物、例えばニトロプロパン及びニトロベン
ゼン、・脂肪族、環状脂肪族又は芳香族ケトン、好ましくはメ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブ
チルケトン、メチルｎ−アミルケトン、メチルイソアミ
ルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン
及びジアセトンアルコール。

【００１６】有機溶媒の混合物を用いてもよい。前記の
溶媒の中では、芳香族炭化水素、特にクメン及びプソイ
ドクメンを選択するのが好ましい。

【００１７】反応混合物（イタコン酸＋反応溶媒）中の
イタコン酸濃度は、臨界的ではない。用いられる酸が反
応溶媒の重量の１０〜１００％、好ましくは１０〜５０
％を占めるのが通常である。

【００１８】本発明の変法に従えば、異性化／脱水反応
は、触媒の存在下で実施される。４〜１０の範囲のｐＫ
_a を有する少なくとも部分的に有機系の酸−塩基触媒を
脱水／異性化反応において用いるのが好ましい。この触
媒は、フランス国特許出願第９４／００９３８号の主題
を形成する。

【００１９】触媒の選択は、イタコン酸から直接無水シ
トラコン酸を得ることを可能にする。触媒の選択におい
て重要な役割を演じる第一の要件は、触媒が４〜１０の
範囲、好ましくは５〜９の範囲のｐＫ_a を有する塩であ
ることである。ｐＫ_a とは、水性媒体中で２５℃におい
て測定した酸の解離定数の余対数と規定される。

【００２０】本発明の方法において用いられる触媒の別
の特徴は、反応混合物中で融解又は溶融することができ
るということである。その融点が好ましくは２００℃以
下、より好ましくは１８０℃以下であることが重要であ
る。

【００２１】前記のように、触媒は酸と塩基との組合せ
であり、これら２種の内の少なくとも一方は有機化合物
である。触媒は、酸と塩基との反応から由来する塩であ
ってよく、使用時に調製することができる。塩を形成さ
せるためには、化学量論的に必要な量の酸及び塩基を用
いるのが一般的である。この触媒はまた、酸及び塩基を
添加することによってその場で調製される塩であっても
よく、また、塩基のみを添加し、イタコン酸反応成分と
この塩基との反応から得られた塩であってもよい。かく
して、触媒は、無機又は有機酸と塩基との反応から由来
する。

【００２２】かかる酸の非限定的な例としては、ハロゲ
ン化酸、例えば塩酸、臭化水素酸及び弗化水素酸；オキ
シ酸（ハロゲン化されていてもハロゲン化されていなく
てもよい）、例えば硫酸、ピロ硫酸、過塩素酸及び燐
酸；スルホン酸（ハロゲン化されていてもハロゲン化さ
れていなくてもよい）、例えばフルオロスルホン酸、ク
ロロスルホン酸、トリフルオルメタンスルホン酸、メタ
ンスルホン酸、エタンスルホン酸、エタンジスルホン
酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、トル
エンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸及びナフタリン
ジスルホン酸を挙げることができる。

【００２３】これらの酸の中では、硫酸、塩酸、臭化水
素酸、燐酸、トリフルオルメタンスルホン酸、ｐ−トル
エンスルホン酸及びメタンスルホン酸を用いるのが好ま
しい。また、イタコン酸又はその他の反応条件下で不揮
発性のカルボン酸も、触媒の調製に関与することができ
る。

【００２４】塩基に関しては、これは電子対供与体であ
る化合物である。第１、第２又は第３級窒素含有塩基を
用いることができ、より特定的には、・アンモニア；・第１アミン、例えばｎ−プロピルアミン、イソプロピ
ルアミン、イソブチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｔ−
ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、２−メチルブチル
アミン、３−メチルブチルアミン、ｎ−ヘキシルアミ
ン、２−エチルヘキシルアミン、アニリン、ラウリルア
ミン、シクロヘキシルアミン、シクロペンチルアミン、
ベンジルアミン、グアニジン、アセトアミジン、エタノ
ールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、Ｎ−アミノエチルピロリジン、ピラゾリン、Ｎ−ア
ミノモルホリン、Ｎ−アミノピペリジン及びテトラエチ
レンペンタアミン；・第２アミン、例えばジブチルアミン、ジプロピルアミ
ン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、メチ
ルイソブチルアミン、メチル−ｔ−ブチルアミン、メチ
ルベンジルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、ジエタノー
ルアミン、１−メチルシクロペンチルアミン、１−メチ
ルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、モ
ルホリン、イミダゾール、ピロリジン、イミダゾリジ
ン、ピペラジン及びインドール；・第３アミン、例えばトリエチルアミン、トリブチルア
ミン、ジメチルアニリン、ピリジン、ピラジン、トリエ
タノールアミン、トリス（３，６−ジオキサヘプチル）
アミン及び１，８−ジアザ（５．４．０）ビシクロ−７
−ウンデセン：を挙げることができる。

【００２５】前記の全ての窒素含有化合物の中では、飽
和又は不飽和の複素環式窒素含有第３級塩基、好ましく
はピリジン又はピラジンを選択するのが好ましい。ま
た、置換誘導体（α−ピコリン、β−ピコリン）を用い
ることもできる。

【００２６】本発明の方法を実施するのに適した別の群
の塩基は、ホスフィンから成る。トリアルキル−及びト
リアリールホスフィンを用いるのが好ましい。特に、ト
リメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ−ｎ
−プロピルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、
トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィ
ン及びトリトリルホスフィンを挙げることができる。

【００２７】本発明を実施するのに特に好適な触媒の例
を以下に挙げる：・ピリジニウムトシレート、・イタコン酸アンモニウム、・イタコン酸ピリジニウム、・塩酸ピリジニウム、・臭化水素酸ホスホニウム。

【００２８】本発明の方法における触媒の使用量は、触
媒がイタコン酸の重量の０．１〜３０重量％、好ましく
は０．５〜４重量％、さらにより好ましくは１〜４重量
％を占めるような量である。

【００２９】本発明の方法に従えば、触媒は固体の形
で、固体の形のイタコン酸と同時に導入することができ
る。反応条件下で可溶の触媒については、導入する前に
これを溶融させるのが望ましい。また、触媒は別個に、
水又は前記したもののような有機溶媒中に溶解させて用
いることもできる。

【００３０】反応を実施する温度は、イタコン酸が媒体
中で液状であるような温度である。この温度は、少なく
とも約１３０℃である。この温度は、１３０℃〜１８０
℃の範囲内の温度から選択するのが有利であり、１５０
℃〜１７０℃の範囲内の温度から選択するのが好まし
い。

【００３１】反応は、大気圧において実施するのが有利
である。有機溶媒の沸点が低過ぎる場合には、本発明の
方法を加圧下で実施することもできる。逆の場合、即ち
溶媒の沸点が高過ぎる場合には、本発明の方法を減圧下
で、有利には１００ｍｍＨｇ（１３３００Ｐａ）〜５０
０ｍｍＨｇ（４６５００Ｐａ）の範囲の減圧下で実施す
ることもできる。

【００３２】本発明の方法の好ましい変法に従えば、本
発明の方法は、制御された不活性気体雰囲気下で実施さ
れる。希ガス、好ましくはアルゴン雰囲気を設定しても
よいが、しかし窒素を用いるのがより経済的である。実
用性の観点から、この反応は実施するのが容易である。

【００３３】第一の実施態様は、撹拌された反応器又は
カスケード式の反応器中で本発明の方法を実施すること
から成る。固体の形又は溶液状のイタコン酸源を、それ
が液状であるような温度に保たれた反応媒体中に連続的
に導入する。イタコン酸の供給は、反応媒体中のその滞
留時間が０．５〜５時間であるようにする。

【００３４】前記のように、触媒は、固体状でイタコン
酸と共に添加してもよく、また、水若しくは溶媒中の溶
液状でしかし別個の態様で添加してもよい。反応によっ
て生成する水を共沸蒸留によって除去する場合、この除
去は連続的に実施される。製造される無水シトラコン酸
は、任意の既知の方法、、特にオーバーフローによって
連続的に取り出される。

【００３５】本発明の別の実用的な実施態様は、蒸留カ
ラム中で本発明の方法を実施することから成る。イタコ
ン酸源及び触媒を、棚段を有するカラムの頂部において
導入する。棚段の数及び各棚段の容積は、イタコン酸の
滞留時間が０．３〜３時間の範囲となるようなものでな
ければならない。カラムの頂部において反応の水が溶媒
との共沸混合物の形で回収されるように、カラムをその
基部において加熱する。この水は、沈降によって分離さ
れ、連続的に除去される。一定レベルに保つために、溶
媒中の無水シトラコン酸の溶液をカラムの脚部において
取り出す。

【００３６】水／有機溶媒二成分共沸混合物の水は、共
沸混合物を再循環する前に例えばモレキュラーシーブの
ような水を吸収する固体の上にこの共沸混合物を通すこ
とによって除去することもでき、また、沈降を実施した
後に分離によって除去することもできる。無水シトラコ
ン酸は、この技術分野において用いられる慣用的な手
段、好ましくは蒸留又は抽出によって回収される。

【００３７】本発明の別の主題は、イタコン酸源とし
て、純粋な又は半ば純粋なイタコン酸を用いずに、イタ
コン酸の醗酵ブイヨン又はイタコン酸の製造における副
生成物、特に廃水を用いることである。方法の実行可能
性がかなり向上される。何故ならば、イタコン酸の価格
が酸無水物の製造費用に対する決定ファクターだからで
ある。

【００３８】前記のように、イタコン酸は、菌類、しば
しばAspergillus 科に属する菌類による糖溶液の醗酵に
よって得られる。醗酵ブイヨンからイタコン酸を単離す
るためには、菌をろ過によって除去することが必要であ
り、純粋なイタコン酸を得るためには、次いで当業者に
よく知られた手段によって精製することが必要である。
これらの精製は複雑であり、首尾よく実施するためには
かなりの装置手段を必要とする。さらに、収率は決して
優秀ではない。

【００３９】これらの全ての理由が、何故純粋なイタコ
ン酸の価格が非常に高いのかを説明し、本発明の方法に
従ってイタコン酸の製造からの残留物から出発して達成
される経済性をはっきりと証明する。何故ならば、この
場合には出発原料は無料であり、残留物が価値のある物
質に格上げされることによって汚染物質の量が減少する
からである。

【００４０】本発明に従えば、無水イタコン酸を製造す
るための出発原料として、純粋な又は半ば純粋なイタコ
ン酸ではなくて、醗酵ブイヨンを用いることができる。
イタコン酸は、イタコン酸を産生するAspergillus の菌
株に属する微生物による、炭化水素源、窒素源及び痕跡
元素を含有する栄養培地の好気醗酵によって得られる。

【００４１】用いられる炭化水素源は、様々な起源のも
のであってよい。これらは炭水化物であるのが一般的で
あり、最も頻繁に用いられるものには、単糖類及び二糖
類、例えばグルコース、ショ糖、フルクトース、澱粉
（微生物に同化され得る形にあるもの）、並びにトウヂ
サ糖蜜(beet molasses) が包含される。

【００４２】また、フランス国特許第２７０２４９２号
明細書に従って、炭化水素源としてグリセロール類を用
いてもよい。炭素源として澱粉を用いる場合には、ヨー
ロッパ特許公開第０３４１１１２号に記載されたような
糖化用澱粉分解性酵素を添加するのが有利である。

【００４３】本発明に従えば、対応する栄養培地を処方
するためには、単位容量基準の重量で表わして５０〜２
００ｇ／リットルの範囲の炭素基材濃度を用いるのが好
ましい。

【００４４】窒素源は、特に、代謝可能な有機又は無機
化合物、例えばとうもろこし及び（又は）大豆の可溶性
抽出物｛とうもろこしの可溶性抽出は、「コーン浸漬母
液（corn steep liquor)」と称される｝、尿素、硫酸ア
ンモニウム、塩化アンモニウム、燐酸アンモニウム、硝
酸アンモニウム等並びにそれらの混合物から選択するこ
とができる。

【００４５】培地にはまた、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ又はＺｎの硫酸塩、塩化物
又は燐酸塩のような無機塩並びにｐＨ調節剤及び（又
は）消泡剤のようなその他の通常の添加剤をも含有させ
る。

【００４６】本発明に従って用いることができる微生物
としては、特にAspergillus terreus 及び Aspergillus
itaconicus 種が挙げられる。微生物は、より特定的に
はAspergillus terreus であり、ヨーロッパ特許公開第
３４１１１２号において同定されているＮＲＲＬ１９６
０菌株であるのが好ましい。微生物は、それ自体慣用の
態様で、接種物又は中間培養物を用いて醗酵培地中に導
入される。

【００４７】醗酵は、ほぼ１．８〜５の範囲内の酸性ｐ
Ｈ及び約２０℃〜約４０℃の温度において実施するのが
都合が良い。最適条件は、用いる微生物の菌株の種類に
依存する。ブイヨンは、前記の範囲内で選択された温度
において３〜７日間撹拌され、曝気される。イタコン酸
分析値５〜２０重量％の醗酵ブイヨンが回収される。

【００４８】本発明の方法は、この場合、・イタコン酸を含有する醗酵ブイヨンから菌糸体を取り
除き、・必要ならば酸処理によってイタコン酸を遊離酸の形に
置き、・随意に醗酵ブイヨンを濃縮し且つ好適な溶剤で抽出
し、・前記のように脱水／異性化工程を実施し、・得られた無水シトラコン酸を回収することから成る。

【００４９】第一の工程において、醗酵ブイヨンは、固
液分離の標準的な技術に従って、好ましくはろ過又は遠
心分離によって、菌糸体を取り除かれる。

【００５０】醗酵によって有機酸が製造される場合、こ
れは少なくとも一部は、組み合わされた状態、特に塩の
形で存在する。これは酸処理によって都合よく遊離させ
ることができる。このためには、無機強酸、特に硫酸、
塩酸、硝酸又は燐酸を添加する。酸の添加量は、ｐＨが
５以下、好ましくは１．５〜５の範囲、さらにより好ま
しくは２〜２．５の範囲に低下するような量である。

【００５１】醗酵ブイヨンを濃縮するのが望ましい。こ
のためには、このブイヨンは、大気圧又は減圧下、有利
には１００ｍｍＨｇ（１３３００Ｐａ）〜５００ｍｍＨ
ｇ（４６５００Ｐａ）の範囲の減圧下で、５０℃〜１１
０℃の範囲の温度に加熱することによって濃縮される。
得られるブイヨンは、２０〜８０重量％の範囲、好まし
くは３０〜５０重量％の範囲のイタコン酸濃度を有す
る。

【００５２】次いで、水と共に共沸混合物を形成する弱
水溶性溶媒を、随意に触媒と共に添加し、脱水／異性化
を続ける。上の記載は、好ましい触媒、溶媒及びプロセ
ス条件の例のために参照することもできる。

【００５３】溶媒中の無水シトラコン酸の溶液が得られ
る。次いで、この溶液を蒸留して溶媒及び無水イタコン
酸を回収し、溶媒は再循環する。出発ブイヨン中に存在
するイタコン酸又はシトラコン酸構造を持たない各種の
不純物は、無水シトラコン酸の回収後にも残留する。こ
れらは灰化される。

【００５４】イタコン酸を含有するブイヨンが劣った品
質のものである（即ち例えば塩及び糖類のような無機又
は有機不純物を多量に含有する）場合には、最終的な無
水シトラコン酸の蒸留の際の重質画分の除去に関連する
技術上の問題を軽減するために、イタコン酸を好適な溶
剤又は溶剤混合物によって抽出するのが好ましいが、こ
れは絶対に必須のことではない。

【００５５】有機酸を抽出するためには、慣用の溶剤が
用いられる。その例としては、単独で又は混合物として
用いられる次の溶剤を挙げることができる：ケトン、例
えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ
イソブチルケトン、メチルｎ−アミルケトン、メチルイ
ソアミルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキ
サノン及びジアセトンアルコール；塩素化脂肪族炭化水
素、例えばジクロルメタン、トリクロルメタン、四塩化
炭素及びジクロルエタン；オキシドエーテル、例えばプ
ロピルエーテル又はイソプロピルエーテル（好ましくは
ケトンとの混合物として）。

【００５６】有機溶剤の容量は、抽出されるべき化合物
の容量の０．５〜４倍を占めるのが一般的である。得ら
れる有機層を前記のように溶剤を回収するために濃縮
し、脱水／異性化を前記のように実施する。

【００５７】本発明の実施するための別法は、脱水／異
性化反応を有機層中で直接実施し、次いで得られた無水
シトラコン酸溶液を濃縮することから成る。後者の技術
は、イタコン酸の精製からの副生成物である残留水から
の無水シトラコン酸の製造に採用するのが好ましいもの
である。

【００５８】もちろん、その組成は非常に可変的であ
り、例えばこれは１０〜５０重量％の固形分を含有する
のが一般的であり、この固形分は次のように配分される
と指摘することができる：・非醗酵性残留物又は炭化水素源５〜３０％・無機塩１〜１０％・タール及び各種重質画分５〜２０％・イタコン酸５〜２５％。

【００５９】前記した全ての操作は、イタコン酸源とし
て製造残留物又は醗酵ブイヨンを用い、バッチ式態様で
又は連続式で実施することができる。バッチ式方法は非
常に柔軟なものであり、小規模又は中規模製造用に広く
用いられているが、大規模製造が必要とされる場合には
性能がはるかに悪くなる。従って、連続式で実施するの
が好ましい。

【００６０】

【実施例】以下、実施例によって本発明を例示するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。以下の例に
おいて、特に記載がない限り百分率は重量による。

【００６１】例１：単に濃縮されたブイヨンからの製造高性能液体クロマトグラフィーによって分析してイタコ
ン酸含有率９．１％を有する、菌糸体を取り除かれたブ
イヨン２０００ｋｇを用いる。生成水を全部留去させな
がら、混合物中で１０８℃に濃縮する。得られた液体
に、同重量のプソイドクメン溶媒及び５ｇの触媒（燐酸
ピリジニウム）を添加する。大気圧下で水をもはや出て
こなくなるまで留去させる。高性能液体クロマトグラフ
ィーによって分析して２８．２ｇの無水シトラコン酸を
含有する有機溶液が得られた。出発のブイヨン中で分析
されたイタコン酸を基準とした無水シトラコン酸の収率
は１８％だった。

【００６２】例２：反応前の強酸の使用分析されたイタコン酸に対して３％の濃硫酸をブイヨン
に添加したことを除いて、例１におけるのと同様に操作
を実施した。高性能液体クロマトグラフィーによって分
析して１１９ｇの無水シトラコン酸を含有する有機溶液
が得られた。出発のブイヨン中で分析されたイタコン酸
を基準とした無水シトラコン酸の収率は７６％だった。

【００６３】例３：シクロヘキサノン溶媒を用い、例２
と同じ高性能液体クロマトグラフィーによって分析してイタコ
ン酸含有率９．１％を有する、菌糸体を取り除かれたブ
イヨン２０００ｋｇを用いる。分析されたイタコン酸に
対して３％の硫酸を添加し、次いで生成水を全部留去さ
せながら混合物中で１０８℃まで濃縮する。得られた液
体を９０〜９８℃に保ち、これを同量のシクロヘキサノ
ン溶媒及び５ｇの触媒（燐酸ピリジニウム）上に３時間
かけて供給する。大気圧下で水をもはや出てこなくなる
まで留去させる。高性能液体クロマトグラフィーによっ
て分析して１１７ｇの無水シトラコン酸を含有する有機
溶液が得られた。出発のブイヨン中で分析されたイタコ
ン酸を基準とした無水シトラコン酸の収率は７５％だっ
た。

【００６４】例４：純粋なイタコン酸から出発する連続
式製造棚段付カラムを備えた容積１ｍ³ の加熱されて撹拌され
た反応器中に、純粋な溶融イタコン酸２００ｋｇ／時
間、プソイドクメン２００ｋｇ／時間及びｐ−トルエン
スルホン酸ピリジニウム触媒１ｋｇ／時間を供給する。
有機層を再循環しながら、反応水を頂部において取り出
す。反応器中のレベルを一定に保つように、脚部におい
てプソイドクメン／無水シトラコン酸混合物を取り出
す。安定化された条件下で、高性能液体クロマトグラフ
ィー分析によって、反応器の脚部において溶液中の無水
シトラコン酸が１４３ｋｇ／時間の速度で出てくること
がわかった。これは供給されたイタコン酸に対して８３
％の収率に相当する。

【００６５】例５：軽質溶媒を用い、例４と同じプソイドクメン溶媒の代わりにキシレンを反応器に導入
し、全体温度を１６０℃〜１７０℃の範囲内に保ったこ
とを除いて、例４におけるように操作を実施した。供給
された純粋なイタコン酸に対する分析された無水シトラ
コン酸の収率は、８４％だった。

【００６６】例６：残留物から出発する連続式製造イタコン酸精製残留物は、次の組成を有する：・イタコン酸１０％・各種糖類１４％・各種重質画分１０％・無機塩５％・水１００％の内の残部

【００６７】この残留物を液液抽出カラムに２２０ｋｇ
／時間の速度で供給し、このカラムに、容量比８０／２
０のメチルエチルケトン／イソプロピルエーテル混合物
をもまた、６００リットル／時間の速度で向流で供給す
る。有機溶液を回収し、これを、水を供給された蒸留カ
ラム中で連続的に濃縮し、その基部においてイタコン酸
３０％を含有する水／イタコン酸混合物を回収する（温
度１０８℃、１００％酸として流速２０．９ｋｇ／時
間）。この溶液を、流下フィルム形蒸発器を用いて連続
的に濃縮して、イタコン酸６０％を含有する溶液を得
る。

【００６８】蒸留のために備えられた撹拌された反応器
（容量１００リットル）中にこの溶液を連続的に供給す
る（３４．８ｋｇ／時間）。この反応器に、プソイドク
メン溶媒２１ｋｇ／時間及び触媒（ｐ−トルエンスルホ
ン酸ピリジニウム）０．８ｋｇ／時間を同時に供給す
る。反応水及び反応成分によって導入される水を頂部に
おいて取り出し、溶媒中の無水シトラコン酸の溶液を脚
部において取り出す。高性能液体クロマトグラフィー分
析によって、安定化された条件下で、無水シトラコン酸
が１４．４ｋｇ／時間の速度で製造されることが示され
た。これは、出発残留物中で分析された酸に対して７６
％の収率に相当する。

【００６９】例７：醗酵ブイヨンから出発し、例６と同
じ出発原料として用いた製造残留物の代わりに、高性能液
体クロマトグラフィーによって分析してイタコン酸含有
率９．１％の、菌糸体を取り除かれたブイヨンを用いて
（２２０ｋｇ／時間）、例６におけるように操作を実施
する。確立された条件下で、無水シトラコン酸が１３．
４ｇ／時間の速度で得られた。これは７８％の収率に相
当する。

【００７０】例８：濃縮された醗酵ブイヨンから出発イタコン酸１０．１％を含有する醗酵ブイヨンから菌糸
体を除去し、次いで大気圧下で濃縮して、酸３３％（高
性能液体クロマトグラフィーによって分析）にする。こ
の溶液を液液抽出カラムに２００ｋｇ／時間の速度で供
給し、このカラムに、容量比８０／２０のメチルエチル
ケトン／イソプロピルエーテル混合物をもまた、５００
リットル／ｋｇの速度で向流で供給する。有機溶液を回
収し、これを、水を供給された蒸留カラム中で連続的に
濃縮し、その基部においてイタコン酸３３％を含有する
水／イタコン酸混合物を回収する（温度１０９℃、１０
０％酸として流速６５ｋｇ／時間）。この溶液を、流下
フィルム形蒸発器を用いて連続的に濃縮して、イタコン
酸６０％を含有する溶液を得る。

【００７１】蒸留のために備えられた撹拌された反応器
中にこの溶液を連続的に供給する（１０８ｋｇ／時
間）。この反応器に、プソイドクメン溶媒４９ｋｇ／時
間及び触媒（ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム）
０．４ｋｇ／時間を同時に供給する。反応水及び反応成
分によって導入される水を頂部において取り出し、溶媒
中の無水シトラコン酸の溶液を脚部において取り出す。
高性能液体クロマトグラフィー分析によって、安定化さ
れた条件下で、無水シトラコン酸が４５．３ｋｇ／時間
の速度で製造されることが示された。これは、出発ブイ
ヨン中で分析された酸に対して８１％の収率に相当す
る。

【００７２】例９：残留物から出発し、メチルエチルケ
トン単独で抽出メチルエチルケトン／イソプロピルエーテル混合物の代
わりに純粋なメチルエチルケトンを用いて、例６におけ
るように操作を実施する。高性能液体クロマトグラフィ
ーによって分析された無水シトラコン酸の収率は４８％
だった。

【００７３】例１０：ブイヨンから出発し、前もっての
濃縮なしでの製造高性能液体クロマトグラフィーによって分析してイタコ
ン酸含有率９．１％のろ過されたイタコン酸ブイヨンを
２００ｋｇ／時間の速度で、理論段数２．９段に等しい
液液抽出カラム中に供給する。並行して、シクロヘキサ
ノン／イソプロピルエーテル混合物（イソプロピルエー
テル含有率１０％）を１１２ｋｇ／時間の速度で基部に
おいて供給する。高性能液体クロマトグラフィーによっ
て分析してイタコン酸１８．０ｋｇを含有する有機溶液
が頂部において回収される。

【００７４】この溶液に、触媒（５０％トリエタノール
アミン燐酸塩を含有する水性溶液）を０．２ｋｇ／時間
の速度で連続的に添加する。この溶液を、直径０．２ｍ
の、５個のベル棚段及び沸騰容器（容量２５リットル）
を有する棚段付カラムの頂部に供給する。このカラム
を、１２バールの水蒸気を供給される螺旋管によって加
熱する。カラムの頂部において出てくる蒸気を凝縮さ
せ、沈降を行なった後に液体を分離する（水性層及びシ
クロヘキサノンとイソプロピルエーテルとの混合物であ
る有機層）。レベルを一定に保つために、カラムの脚部
においてシクロヘキサノン中の無水シトラコン酸の溶液
（無水シトラコン酸含有率５０．０％）を２３．２ｋｇ
／時間の流量で採集する。無水シトラコン酸の収率は、
ブイヨン中で分析された酸に対して７５％だった。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反応条件下でイタコン酸が液状であるよ
うな温度に保たれた反応媒体中にイタコン酸又はイタコ
ン酸を含む出発原料を連続的に導入し且つ触媒を随意に
導入することから成ることを特徴とする、無水シトラコ
ン酸の連続式製造方法。
【請求項２】イタコン酸源が醗酵ブイヨンであること
を特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】醗酵ブイヨンが、炭化水素源、窒素源及
び痕跡元素を含む栄養培地をＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ菌
株に属する微生物を用いて醗酵させたことから得られた
ものであることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】醗酵ブイヨンから固液分離操作によって
菌糸体が取り除かれたことを特徴とする、請求項２記載
の方法。
【請求項５】醗酵ブイヨンが、ｐＨが５以下になるよ
うな量の無機強酸を添加することによる酸処理に付され
ることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の
方法。
【請求項６】醗酵ブイヨンが２０〜８０重量％の範囲
のイタコン酸濃度に濃縮されることを特徴とする、請求
項２〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】イタコン酸源がイタコン酸の製造からの
残留水のようなイタコン酸を含む製造残留物であること
を特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】残留水が１０〜５０重量％の固形分濃度
を有し且つ次の組成：・非醗酵性残留物又は炭化水素源５〜３０％・無機塩１〜１０％・タール及び各種重質画分５〜２０％・イタコン酸５〜２５％を有することを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】有機溶剤を用いてイタコン酸の前抽出を
実施することを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに
記載の方法。
【請求項１０】イタコン酸抽出用溶剤がケトン；塩素
化脂肪族炭化水素；オキシドエーテルから選択されるこ
とを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】触媒の存在下で実施することを特徴と
する、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】触媒が４〜１０の範囲のｐＫ_ａを有す
る少なくとも部分的に有機系の酸−塩基触媒であること
を特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】触媒が５〜９の範囲のｐＫ_ａを有する
塩であることを特徴とする、請求項１１又は１２記載の
方法。
【請求項１４】触媒が２００℃以下の融点を有するこ
とを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の
方法。
【請求項１５】触媒が使用時に又はその場で酸と塩基
との反応から調製されて得られた塩であることを特徴と
する、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】触媒がイタコン酸と塩基との反応によ
ってその場で調製された塩であることを特徴とする、請
求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】触媒がハロゲン化酸；オキシ酸（ハロ
ゲン化されていてもハロゲン化されていなくてもよ
い）；スルホン酸（ハロゲン化されていてもハロゲン化
されていなくてもよい）；カルボン酸から選択される酸
から調製されることを特徴とする、請求項１１〜１５の
いずれかに記載の方法。
【請求項１８】酸が塩酸、臭化水素酸、硫酸、トリフ
ルオルメタンスルホン酸、燐酸、ｐ−トルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸又はイタコン酸であることを特徴
とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】触媒が・アンモニア；・第１アミン；・第２アミン；・第３アミン；・トリアルキル−及びトリアリールホスフィン：から選択される塩基から調製されることを特徴とする、
請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】塩基が飽和又は不飽和の随意に置換さ
れた複素環式窒素含有塩基であることを特徴とする、請
求項１９記載の方法。
【請求項２１】触媒が・ピリジニウムトシレート、・イタコン酸アンモニウム、・イタコン酸ピリジニウム、・塩酸ピリジニウム、・臭化水素酸ホスホニウムから選択されることを特徴とする、請求項１１〜２０の
いずれかに記載の方法。
【請求項２２】触媒の量がイタコン酸の重量の０．１
〜３０重量％を占めることを特徴とする、請求項１１〜
２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】１１０℃〜２００℃の範囲の沸点を有
する有機溶媒中で反応を実施することを特徴とする、請
求項１１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】有機溶媒が・脂肪族炭化水素、・塩素化脂肪族炭化水素、・エーテル、・ニトロ化合物、・脂肪族、環状脂肪族又は芳香族ケトンをら選択されることを特徴とする、請求項２３記載の方
法。
【請求項２５】有機溶媒が芳香族炭化水素であること
を特徴とする、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】脱水／異性化反応の温度が少なくとも
１３０℃であることを特徴とする、請求項１１〜２５の
いずれかに記載の方法。