JP5703551B2 - Method for producing succinic acid - Google Patents

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    • C12P7/46Dicarboxylic acids having four or less carbon atoms, e.g. fumaric acid, maleic acid

Description

本発明はコハク酸およびその製造方法に関する。特に、バイオマス資源から誘導されるグルコース、スクロース、セルロースなどの微生物変換によって得られる発酵液から精製される高純度のコハク酸ならびにその製造方法に関する。   The present invention relates to succinic acid and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to high-purity succinic acid purified from a fermentation broth obtained by microbial conversion such as glucose, sucrose, and cellulose derived from biomass resources, and a method for producing the same.

コハク酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸類は、ポリエステル、ポリアミド等のポリマー原料として、また、食品、医薬品、その他化学品の合成原料として広く用いられている。これらの用途の中で、特にポリマー原料としてジカルボン酸を用いる場合、ポリマーの重合活性を維持し、且つ着色の少ない高品質のポリマーを得るためには高純度のジカルボン酸が要求される。また、食品材料としてコハク酸を用いる場合、製造されるコハク酸中には風味を損ねる臭気成分が含まれないことが要求される。   Aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid are widely used as raw materials for polymers such as polyester and polyamide, and as synthetic raw materials for foods, pharmaceuticals and other chemicals. Among these uses, particularly when a dicarboxylic acid is used as a polymer raw material, a high-purity dicarboxylic acid is required to maintain the polymerization activity of the polymer and to obtain a high-quality polymer with little coloring. Moreover, when using succinic acid as a food material, it is required that the succinic acid produced does not contain odor components that impair the flavor.

これらの脂肪族ジカルボン酸は、従来、石油由来の原料より、工業的に製造されてきたが、近年の化石燃料資源枯渇への危惧や大気中の二酸化炭素増加という地球規模での環境問題の背景から、バイオマス資源からこれらのポリマーの原料を誘導する手法が注目されている。これらの手法は、この資源が再生可能な資源である為、カーボンニュートラルの観点から今後特に重要なプロセスになると予想されている。近年、微生物を用いた発酵操作により、バイオマス資源から非常に高い炭素収率で、種々の脂肪族ジカルボン酸を製造できるようになってきた。   These aliphatic dicarboxylic acids have traditionally been produced industrially from petroleum-derived raw materials, but there are concerns about the recent depletion of fossil fuel resources and the background of global environmental problems such as an increase in carbon dioxide in the atmosphere. Therefore, a technique for deriving these polymer raw materials from biomass resources has attracted attention. These methods are expected to become a particularly important process from the viewpoint of carbon neutral since this resource is a renewable resource. In recent years, various aliphatic dicarboxylic acids can be produced from biomass resources with a very high carbon yield by fermentation using microorganisms.

発酵による脂肪族ジカルボン酸の製造において、原料となるのは、一般に糖類であり、グルコース、スクロース又はセルロースなどである。しかし、これらの脂肪族ジカルボン酸の製造方法においては、脂肪族ジカルボン酸中に多糖類が不純物として含まれる場合や、原料の糖類が微生物に完全に資化されずに残り混入することがあった。また、微生物を用いた発酵では、アンモニアを中和剤として用いる場合、アミノ酸も不純物として生成され、これらのものを効率的に安価な方法で、脂肪族ジカルボン酸から取り除くことは困難であった。   In the production of aliphatic dicarboxylic acids by fermentation, the raw material is generally a saccharide, such as glucose, sucrose, or cellulose. However, in these production methods of aliphatic dicarboxylic acids, there are cases where polysaccharides are contained as impurities in the aliphatic dicarboxylic acids, or that the raw material saccharides are not completely assimilated by microorganisms and remain mixed. . In addition, in the fermentation using microorganisms, when ammonia is used as a neutralizing agent, amino acids are also produced as impurities, and it has been difficult to remove these from aliphatic dicarboxylic acids by an efficient and inexpensive method.

発酵により、製造される脂肪族ジカルボン酸の精製方法としては、例えば、イオン交換樹脂を用いる方法(例えば特許文献1)、電気透析を用いる方法(例えば特許文献2)が知られている。また、塩交換法としてジカルボン酸のアンモニア塩を硫酸水素アンモニウム及び/または硫酸と十分に低いpHで混合して反応させジカルボン酸及び硫酸アンモニウムを生成させる方法も提案されている(例えば特許文献3)。   As a method for purifying an aliphatic dicarboxylic acid produced by fermentation, for example, a method using an ion exchange resin (for example, Patent Document 1) and a method using electrodialysis (for example, Patent Document 2) are known. In addition, as a salt exchange method, a method of producing a dicarboxylic acid and ammonium sulfate by mixing and reacting ammonium salt of dicarboxylic acid with ammonium hydrogen sulfate and / or sulfuric acid at a sufficiently low pH has been proposed (for example, Patent Document 3).

しかしながら、これらのプロセスで製造された脂肪族ジカルボン酸においても、脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を製造する場合、食品材料としては風味を損ねる臭気成分が残留したり、ポリマー原料としては製造するポリマーが着色する傾向があるなど依然充分な純度のジカルボン酸ではなかった。また、脂肪族ジカルボン酸を還元触媒により水添してジオール化合物へ変換する等のジカルボン酸誘導体への変換反応においては、このような純度の低いジカルボン酸を用いた場合、ジカルボン酸中に含まれる不純物による触媒の被毒などの課題が残される。   However, even in the aliphatic dicarboxylic acid produced by these processes, when succinic acid is produced as the aliphatic dicarboxylic acid, an odor component that impairs flavor remains as a food material, or the polymer to be produced is a polymer raw material. It was still not a sufficiently pure dicarboxylic acid because it had a tendency to color. In addition, in the conversion reaction to a dicarboxylic acid derivative such as hydrogenation of an aliphatic dicarboxylic acid with a reduction catalyst to convert it to a diol compound, such a low-purity dicarboxylic acid is included in the dicarboxylic acid. Issues such as catalyst poisoning due to impurities remain.

米国特許第6,284,904号US Pat. No. 6,284,904 特開平2−283289号公報JP-A-2-283289 特表2001−514900号公報Special table 2001-514900 gazette

本発明は、バイオマス資源から誘導されるグルコース、スクロース、セルロースなどを微生物変換することによって得られる発酵液から製造される脂肪族ジカルボン酸であって、食品材料やポリマーやジカルボン酸誘導体への原料として有用な高純度の脂肪族ジカルボン酸であるコハク酸ならびにその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention is an aliphatic dicarboxylic acid produced from a fermentation broth obtained by microbial conversion of glucose, sucrose, cellulose and the like derived from biomass resources, and as a raw material for food materials, polymers and dicarboxylic acid derivatives It is an object of the present invention to provide a succinic acid that is a useful high-purity aliphatic dicarboxylic acid and a method for producing the same.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、微生物を用いた発酵方法などにより得られる脂肪族ジカルボン酸であるコハク酸を食品材料として、またポリマーやジカルボン酸誘導体への原料として有用な高純度のコハク酸とするためには、該コハク酸を含有する溶液を触媒存在下で水素処理を行う方法が効果的であるとの知見を得、また、特にポリマー用の原料として使用する場合には、紫外線領域の特定の領域に吸収を示す不純物を特定量以下に低減することが有用であるとの知見を得、本発明を完成させた。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that succinic acid, which is an aliphatic dicarboxylic acid obtained by a fermentation method using microorganisms, is used as a food material, and a high-purity succinic acid useful as a raw material for polymers and dicarboxylic acid derivatives. In order to achieve this, it has been found that a method of hydrotreating a solution containing the succinic acid in the presence of a catalyst is effective, and particularly when used as a raw material for a polymer, in the ultraviolet region. The present inventors have obtained the knowledge that it is useful to reduce impurities that are absorbed in a specific region to a specific amount or less, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)バイオマス資源から誘導されるコハク酸の製造方法であって、少なくとも該コハク酸を含む溶液を触媒存在下で水素処理を行う工程を含むことを特徴とするコハク酸の製造方法。
(2)水素処理の温度が30℃以上、150℃以下、水素圧が0.1MPa以上、5MPa以下であることを特徴とする(1)に記載のコハク酸の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method for producing succinic acid derived from biomass resources, comprising a step of hydrotreating at least a solution containing the succinic acid in the presence of a catalyst.
(2) The method for producing succinic acid according to (1), wherein the hydrogen treatment temperature is 30 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and the hydrogen pressure is 0.1 MPa or higher and 5 MPa or lower.

(3)金属酸化物、シリカ及び活性炭の群から選ばれるいずれかの吸着剤存在下、水素化触媒により水素処理を行うことを特徴とする(1)又は(2)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(4)コハク酸を含む溶液が水溶液であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(3) The agglutination according to either (1) or (2), wherein hydrogen treatment is performed with a hydrogenation catalyst in the presence of any adsorbent selected from the group consisting of metal oxide, silica and activated carbon Acid production method.
(4) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (3), wherein the solution containing succinic acid is an aqueous solution.

(5)水素処理を行うコハク酸を含む溶液にフマル酸が含まれていることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(6)水素処理を行うコハク酸を含む溶液中のフマル酸の含有量がコハク酸重量に対して0.01〜10重量%であることを特徴とする(5)に記載のコハク酸の製造方法。
(7)コハク酸の250〜300nmの紫外線領域の平均吸光度が0.05以下になるように、該コハク酸を含む溶液から不純物を除去することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(5) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (4), wherein fumaric acid is contained in a solution containing succinic acid to be subjected to hydrogen treatment.
(6) The production of succinic acid according to (5), wherein the content of fumaric acid in the solution containing succinic acid subjected to hydrogen treatment is 0.01 to 10% by weight with respect to the weight of succinic acid. Method.
(7) Any one of (1) to (6), wherein impurities are removed from a solution containing succinic acid so that an average absorbance in the ultraviolet region of 250 to 300 nm of succinic acid is 0.05 or less. A method for producing succinic acid according to claim 1.

(8)該不純物の除去が活性炭を用いた吸着除去によることを特徴とする(7)に記載のコハク酸の製造方法。
(9)該不純物の除去が溶媒を用いた晶析によることを特徴とする(7)又は(8)に記載のコハク酸の製造方法。
(10)水素処理工程より前の工程でコハク酸を含む溶液中の不溶成分を膜透過処理により除去することを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(8) The method for producing succinic acid according to (7), wherein the impurities are removed by adsorption removal using activated carbon.
(9) The method for producing succinic acid according to (7) or (8), wherein the impurities are removed by crystallization using a solvent.
(10) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (9), wherein insoluble components in the solution containing succinic acid are removed by membrane permeation treatment in a step before the hydrogen treatment step. .

(11)水素処理工程より前の工程でコハク酸を含む溶液中の不溶成分を吸着剤により除去することを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(12)バイオマス資源から誘導されるコハク酸に、溶液中での活性炭を用いた吸着処理又は晶析処理の少なくともいずれかの処理を経た後に、触媒存在下で水素処理を行うこ
とを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(11) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (9), wherein an insoluble component in the solution containing succinic acid is removed by an adsorbent in a step before the hydrogen treatment step.
(12) A succinic acid derived from biomass resources is subjected to a hydrogen treatment in the presence of a catalyst after at least one of an adsorption treatment using activated carbon in a solution and a crystallization treatment. The manufacturing method of the succinic acid in any one of (1)-(11).

(13)バイオマス資源が植物資源であることを特徴とする(1)〜(12)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(14)該コハク酸の黄色度(YI)が10以下であることを特徴とする(1)〜(13)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(15)該不純物が窒素を含有する化合物であることを特徴とする(7)〜(9)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
(13) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (12), wherein the biomass resource is a plant resource.
(14) The method for producing succinic acid according to any one of (1) to (13), wherein the yellowness (YI) of the succinic acid is 10 or less.
(15) The method for producing succinic acid according to any one of (7) to (9), wherein the impurity is a compound containing nitrogen.

(16)該不純物が芳香族化合物であることを特徴とする(7)〜(9)のいずれかに記載のコハク酸の製造方法
(16) The method for producing succinic acid according to any one of (7) to (9), wherein the impurity is an aromatic compound .

本発明の方法によれば、食品材料としてばかりでなく、着色が少なく、機械的物性に優れ様々な用途展開可能なポリマー用の原料となる高純度の脂肪族ジカルボン酸であるコハク酸、ならびに、ジカルボン酸誘導体への原料として変換反応時の触媒被毒が少ない高純度の脂肪族ジカルボン酸であるコハク酸を提供することができる。また、本発明の開発は、環境問題、化石燃料資源の枯渇問題等の解決に大きく貢献することができる。   According to the method of the present invention, succinic acid, which is a high-purity aliphatic dicarboxylic acid that is a raw material for a polymer that is not only colored as a food material but has little coloration and excellent mechanical properties and can be used in various applications, and As a raw material for the dicarboxylic acid derivative, it is possible to provide succinic acid which is a high-purity aliphatic dicarboxylic acid with little catalyst poisoning during the conversion reaction. The development of the present invention can greatly contribute to the solution of environmental problems, fossil fuel resource depletion problems, and the like.

プラスミドpMJPC17.2の構築手順を示す図。下線の数字は当該配列番号の配列からなるプライマーを示す。The figure which shows the construction procedure of plasmid pMJPC17.2. The underlined number indicates a primer consisting of the sequence of SEQ ID NO. 多段抽出法の概念図である。It is a conceptual diagram of a multistage extraction method. 実施例で得られたコハク酸の吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum of the succinic acid obtained in the Example. 比較例で得られたコハク酸の吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum of the succinic acid obtained by the comparative example.

以下、本発明につき詳細に説明する。
本発明は、バイオマス資源から誘導されるコハク酸の製造方法であって、その製造工程には、少なくとも該コハク酸を含む溶液を触媒存在下で水素処理を行う工程が含まれることを特徴とするコハク酸の製造方法に関するものである。また、250〜300nmの紫外線領域の平均吸光度が0.05以下であることを特徴とするバイオマス資源から誘導されたコハク酸、ならびにコハク酸の製造方法であって、バイオマス資源からコハク酸を誘導し、該コハク酸の250〜300nmの紫外線領域の平均吸光度が0.05以下になるように、該コハク酸から不純物を除去することを特徴とするコハク酸の製造方法に関するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a method for producing succinic acid derived from biomass resources, and the production process includes a step of hydrotreating at least a solution containing the succinic acid in the presence of a catalyst. The present invention relates to a method for producing succinic acid. In addition, succinic acid derived from biomass resources characterized in that the average absorbance in the ultraviolet region of 250 to 300 nm is 0.05 or less, and a method for producing succinic acid, wherein succinic acid is derived from biomass resources Further, the present invention relates to a method for producing succinic acid, wherein impurities are removed from the succinic acid so that an average absorbance in the ultraviolet region of 250 to 300 nm of the succinic acid is 0.05 or less.

<脂肪族ジカルボン酸>
本発明のコハク酸としては、特にバイオマス資源から非常に高い炭素収率で誘導できるコハク酸に関するものである。
<Aliphatic dicarboxylic acid>
The succinic acid of the present invention particularly relates to succinic acid that can be derived from biomass resources with a very high carbon yield.

本発明において、これらのコハク酸は、バイオマス資源から誘導されるものである。バイオマス資源としては、例えば、木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙、製紙残渣、水産物残渣、家畜排泄物、下水汚泥、食品廃棄物等が挙げられる。この中でも木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙、製紙残渣等の植物資源が好ましく、より好ましくは、木材、稲わら、籾殻、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、芋、油脂、古紙、製紙残渣であり、最も好ましくはとうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシである。これらのバイオマス資源は、一般に、窒素元素やNa、K、Mg、Ca等の多くのアルカリ金属、アルカリ土類金属を含有する。   In the present invention, these succinic acids are derived from biomass resources. Biomass resources include, for example, wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil scum, persimmon, buckwheat, soybean, fat, waste paper, papermaking residue , Marine product residue, livestock excrement, sewage sludge, food waste and the like. Among them, plant resources such as wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil residue, buckwheat, soy, oil, waste paper, paper residue More preferred are wood, rice straw, rice husk, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, straw, oil and fat, waste paper, papermaking residue, and most preferred are corn, sugar cane, cassava, sago palm. These biomass resources generally contain a large amount of alkali metals and alkaline earth metals such as nitrogen element, Na, K, Mg, and Ca.

そしてこれらのバイオマス資源は、特に限定はされないが、例えば酸やアルカリ等の化学処理、微生物を用いた生物学的処理、物理的処理等の公知の前処理・糖化の工程を経て炭素源へ誘導される。その工程には、特に限定はされないが、例えば、バイオマス資源をチップ化する、削る、擦り潰す等の前処理による微細化工程が含まれる。必要に応じて、更にグラインダーやミルでの粉砕工程が含まれる。こうして微細化されたバイオマス資源は、更に前処理・糖化の工程を経て炭素源へ誘導されるが、その具体的な方法としては、硫酸、硝酸、塩酸、燐酸等の強酸での酸処理、アルカリ処理、アンモニア凍結蒸煮爆砕法、溶媒抽出、超臨界流体処理、酸化剤処理等の化学的方法や、微粉砕、蒸煮爆砕法、マイクロ波処理、電子線照射等の物理的方法、微生物や酵素処理による加水分解等の生物学的処理が挙げられる。   These biomass resources are not particularly limited, but are induced to carbon sources through known pretreatment and saccharification processes such as chemical treatment with acids and alkalis, biological treatment with microorganisms, physical treatment, and the like. Is done. The process is not particularly limited, but includes, for example, a refinement process by pretreatment such as chipping, scraping, or crushing biomass resources. If necessary, a grinding step with a grinder or a mill is further included. The biomass resources thus refined are further guided to a carbon source through pretreatment and saccharification processes. Specific methods include acid treatment with strong acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, and alkali treatment. Chemical methods such as treatment, ammonia freezing steam explosion method, solvent extraction, supercritical fluid treatment, oxidizing agent treatment, physical methods such as fine grinding, steam explosion method, microwave treatment, electron beam irradiation, microorganism and enzyme treatment Biological treatments such as hydrolysis by

上記のバイオマス資源から誘導される炭素源としては、通常、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース、マルトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、澱粉、セルロース等の2糖・多糖類、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モノクチン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸、セラコレン酸等の脂肪酸、グリセリン、マンニトール、キシリトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられ、これらの中では、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース、マルトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、澱粉、セルロース等の2糖・多糖類が好ましく、このうちグルコース、マルトース、フルクトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、セルロースが好ましい。   Carbon sources derived from the above biomass resources usually include hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose and tagatose, pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose and ribulose, maltose, sucrose, lactose and trehalose. , Starch, cellulose and other disaccharides / polysaccharides, butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, monoctinic acid, Fatty acids such as arachidic acid, eicosenoic acid, arachidonic acid, behenic acid, erucic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, lignoceric acid, ceracolic acid, glycerin, mannitol, xylitol, ribitol, etc. Fermentable carbohydrates such as polyalcohols are used, and among these, hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, tagatose, pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose, ribulose, maltose, sucrose, Disaccharides and polysaccharides such as lactose, trehalose, starch, and cellulose are preferable, and among these, glucose, maltose, fructose, sucrose, lactose, trehalose, and cellulose are preferable.

本発明においては、これらのバイオマス資源から誘導される炭素源からコハク酸が誘導される。具体的には、例えば、これらの炭素源を用いて、微生物変換による発酵法や加水分解・脱水反応・水和反応・酸化反応・還元反応等の反応工程を含む化学変換法ならびにこれらの発酵法と化学変換法の組み合わせによりコハク酸が合成されるが、これらの中でもコハク酸生産能を有する微生物を利用した微生物変換による発酵法が好ましい。   In the present invention, succinic acid is derived from a carbon source derived from these biomass resources. Specifically, for example, using these carbon sources, fermentation methods by microbial conversion, chemical conversion methods including reaction steps such as hydrolysis, dehydration reaction, hydration reaction, oxidation reaction, reduction reaction, and these fermentation methods Among them, succinic acid is synthesized by a combination of chemical conversion methods, and among these, fermentation methods based on microbial conversion using microorganisms having succinic acid-producing ability are preferable.

コハク酸生産能を有する微生物はコハク酸生産能を有する微生物であるかぎり特に制限
されないが、エシェリヒア・コリ等の腸内細菌、バチルス属細菌、コリネ型細菌などが挙げられ、好気性微生物、通性嫌気性微生物または微好気性微生物を使用することが好ましい。
好気性微生物としては、コリネ型細菌(Coryneform Bacterium)、バチルス(Bacillus)属細菌、リゾビウム(Rhizobium)属細菌、アースロバクター(Arthrobacter)属細菌、マイコバクテリウム(Mycobacterium)属細菌、ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌、ノカルディア(Nocardia)属細菌、又はストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌などが挙げられ、コリネ型細菌がより好ましい。
Microorganisms capable of producing succinic acid are not particularly limited as long as they are microorganisms capable of producing succinic acid, but include intestinal bacteria such as Escherichia coli, Bacillus bacteria, coryneform bacteria, aerobic microorganisms, facultative It is preferable to use anaerobic microorganisms or microaerobic microorganisms.
Examples of aerobic microorganisms include Coryneform Bacterium, Bacillus genus bacteria, Rhizobium genus bacteria, Arthrobacter genus bacteria, Mycobacterium genus bacteria, Rhodococcus (cc) Examples include genus bacteria, Nocardia bacteria, and Streptomyces bacteria, and coryneform bacteria are more preferable.

コリネ型細菌は、これに分類されるものであれば特に制限されないが、コリネバクテリウム属に属する細菌、ブレビバクテリウム属に属する細菌又はアースロバクター属に属する細菌などが挙げられ、このうち好ましくは、コリネバクテリウム属又はブレビバクテリウム属に属するものが挙げられ、更に好ましくは、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)又はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)に分類される細菌が挙げられる。   The coryneform bacterium is not particularly limited as long as it is classified as such, and examples thereof include bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, and bacteria belonging to the genus Arthrobacter. Examples include those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium, more preferably, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium ammoniagenes (Brevibaterium). bacteria classified as Ammoniagenes) or Brevibacterium lactofermentum It is below.

コハク酸生産能を有する微生物としては、後述の実施例に記載のように、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が増強され、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低下した株を用いることが好ましい。
微生物変換における反応温度、圧力等の反応条件は、選択される菌体、カビなど微生物の活性に依存することになるが、コハク酸を得るための好適な条件を各々の場合に応じて選択すればよい。
As the microorganism having succinic acid-producing ability, it is preferable to use a strain having enhanced pyruvate carboxylase activity and reduced lactate dehydrogenase activity, as described in Examples below.
Reaction conditions such as reaction temperature and pressure in microbial conversion will depend on the activity of microorganisms such as selected cells and fungi, but suitable conditions for obtaining succinic acid should be selected in each case. That's fine.

微生物変換においては、pHが低くなると微生物の代謝活性が低くなったり、或いは微生物が活動を停止するようになり、製造歩留まりが悪化したり、微生物が死滅するため、通常には中和剤を使用する。通常はpHセンサーによって反応系内のpHを計測し、所定のpH範囲となるように中和剤の添加によりpHを調節する。pH値は、用いる菌体、カビ等の微生物の種類に応じて、その活性が最も有効に発揮される範囲に調整される。中和剤の添加方法については特に制限はなく、連続添加であっても間欠添加であってもよい。   In microbial conversion, neutralizing agents are usually used because the metabolic activity of microorganisms decreases or the activity of microorganisms stops when pH decreases, and the production yield deteriorates or the microorganisms die. To do. Usually, the pH in the reaction system is measured by a pH sensor, and the pH is adjusted by adding a neutralizing agent so as to be in a predetermined pH range. The pH value is adjusted to a range where the activity is most effectively exhibited according to the type of microorganisms such as fungus bodies and molds to be used. There is no restriction | limiting in particular about the addition method of a neutralizing agent, Continuous addition or intermittent addition may be sufficient.

中和剤としてはアンモニア、炭酸アンモニウム、尿素、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩が挙げられる。好ましくはアンモニア、炭酸アンモニウム、尿素である。なお上記アルカリ(土類)金属の水酸化物としてはNaOH、KOH、Ca(OH)、Mg(OH)等、或いはこれらの混合物などが挙げられ、アルカリ(土類)金属の炭酸塩としては、NaCO、KCO、CaCO、MgCO、NaKCO等、或いはこれらの混合物などが挙げられる。 Examples of the neutralizing agent include ammonia, ammonium carbonate, urea, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal carbonate, and alkaline earth metal carbonate. Ammonia, ammonium carbonate and urea are preferred. Examples of the alkali (earth) metal hydroxide include NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , or a mixture thereof. Examples of the alkali (earth) metal carbonate include is, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, CaCO 3, MgCO 3, NaKCO 3 etc., or the like and mixtures thereof.

本発明においては、微生物変換後の発酵液は、その後の精製工程での操作性や効率性を考慮して適宜濃縮しても良い。濃縮方法としては、特に限定されないが、不活性ガスを流通させる方法、加熱により水を留去させる方法、減圧で水を留去させる方法ならびにこれらを組み合わせる方法などが挙げられる。また濃縮操作は、バッチ操作で行っても、連続操作で行っても良い。   In the present invention, the fermentation broth after microbial conversion may be appropriately concentrated in consideration of operability and efficiency in the subsequent purification step. Although it does not specifically limit as a concentration method, The method of distribute | circulating an inert gas, the method of distilling off water by heating, the method of distilling off water by pressure reduction, the method of combining these, etc. are mentioned. Further, the concentration operation may be performed by a batch operation or a continuous operation.

尚、本発明の方法において発酵液を用いる場合、微生物を除去した後の発酵液を用いることが好ましい。微生物の除去方法は特に限定は無いが、沈降分離、遠心分離、ろ過分離
ならびにそれらを組み合わせた方法などが用いられる。工業的には遠心分離、膜ろ過分離などの方法で行われる。遠心分離においては、遠心沈降、遠心ろ過などを用いることができる。遠心分離において、その操作条件は特に限定されるものではないが、通常100G〜100,000Gの遠心力で分離される。またその操作は連続式でも、バッチ式でも使用できる。
In addition, when using a fermented liquid in the method of this invention, it is preferable to use the fermented liquid after removing microorganisms. The method for removing the microorganisms is not particularly limited, and sedimentation separation, centrifugation, filtration separation, a combination thereof, and the like are used. Industrially, it is performed by a method such as centrifugal separation or membrane filtration separation. In centrifugation, centrifugal sedimentation, centrifugal filtration, or the like can be used. In the centrifugation, the operating conditions are not particularly limited, but the separation is usually performed with a centrifugal force of 100 G to 100,000 G. The operation can be performed continuously or batchwise.

また膜ろ過分離においては、精密ろ過および/または限外ろ過等を使用することが出来る。膜の材質は特に限定は無く、例えばポリオレフィン、ポリスルフィン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン等の有機膜でも、セラミック等の無機材質の膜でも使用できる。また操作方法として、デッドエンド型、クロスフロー型いずれでも用いることができる。膜ろ過分離では、微生物が膜に目詰まりすることが多いので、遠心分離などで微生物を粗取りを行ってから膜ろ過を行うなどの方法も用いられる。   In membrane filtration separation, microfiltration and / or ultrafiltration can be used. The material of the film is not particularly limited, and for example, an organic film such as polyolefin, polysulfine, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, or a film made of an inorganic material such as ceramic can be used. As an operation method, either a dead end type or a cross flow type can be used. In membrane filtration separation, since microorganisms often clog the membrane, a method of performing membrane filtration after roughly removing the microorganisms by centrifugation or the like is also used.

本発明においては、上記のように中和剤を用いた場合には、コハク酸の塩が得られ、得られたコハク酸の塩を目的とするコハク酸へ変換する。コハク酸への変換は、目的とするコハク酸よりも酸解離定数(pKa)の高い弱酸性の有機酸を使用した反応晶析方法によりコハク酸に変換しても良い。このような有機酸としては、例えば、酢酸が挙げられる。また、別法として、上記のようにして得られたコハク酸の塩を無機酸でコハク酸に変換しても良い。ここで、使用する無機酸としては、硫酸、塩酸、炭酸、リン酸、硝酸などが例示される。より具体的には、コハク酸発酵の場合、生成したコハク酸をアンモニアや水酸化マグネシウムで中和しながら発酵を行うと、発酵液中にはコハク酸アンモニウムやコハク酸マグネシウムが生成する。このようなコハク酸アンモニウムやコハク酸マグネシウムを含む発酵液を硫酸等で処理すると、コハク酸を含む水溶液が得られる。   In the present invention, when a neutralizing agent is used as described above, a succinic acid salt is obtained, and the obtained succinic acid salt is converted into the desired succinic acid. The succinic acid may be converted to succinic acid by a reaction crystallization method using a weakly acidic organic acid having a higher acid dissociation constant (pKa) than the target succinic acid. An example of such an organic acid is acetic acid. Alternatively, the succinic acid salt obtained as described above may be converted to succinic acid with an inorganic acid. Here, examples of the inorganic acid used include sulfuric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, phosphoric acid, and nitric acid. More specifically, in the case of succinic acid fermentation, when fermentation is performed while neutralizing the produced succinic acid with ammonia or magnesium hydroxide, ammonium succinate or magnesium succinate is produced in the fermentation broth. When such a fermented solution containing ammonium succinate or magnesium succinate is treated with sulfuric acid or the like, an aqueous solution containing succinic acid is obtained.

本発明において、コハク酸を含む溶液或いは水溶液とはバイオマス資源から誘導されるコハク酸を主体として含む溶液或いは水溶液である。従って、上記のようなコハク酸アンモニウムやコハク酸マグネシウムのようなコハク酸塩を主体として含む溶液或いは水溶液はコハク酸塩を含む溶液或いは水溶液と表す。ここでいう「主体として含む」状態とは、溶媒を除く全成分の重量に対する該成分の重量が、通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上含まれる状態を示す。   In the present invention, the solution or aqueous solution containing succinic acid is a solution or aqueous solution mainly containing succinic acid derived from biomass resources. Accordingly, a solution or an aqueous solution mainly containing a succinate such as ammonium succinate or magnesium succinate is referred to as a solution or aqueous solution containing succinate. The term “contained as the main component” as used herein means that the weight of the component relative to the weight of all components excluding the solvent is usually 50% by weight or more, preferably 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, and particularly preferably The state of 90% by weight or more is shown.

本発明においては、上記の無機酸でコハク酸に変換した水溶液は、特には限定されないが、有機溶媒を用いて該水溶液からコハク酸を抽出しても良い。
この方法で使用される有機溶媒は、通常、無機性値/有機性値の比(I/O値)が0.2以上2.3以下であり、常圧(1気圧)で沸点が40℃以上の有機溶媒であるが、より好ましくは、I/O値が、0.3以上2.0以下であり、常圧で沸点が40℃以上の有機溶媒であり、更に好ましくは、I/O値が0.3以上2.0以下であり、常圧で沸点が60℃以上の有機溶媒である。このような有機溶媒を用いることにより、コハク酸を選択的に抽出して、効率よく糖類やアミノ酸と分離できる。また、常圧で沸点が40℃以上の有機溶媒を用いることにより、溶媒が気化して引火する危険性や、溶媒が気化してコハク酸の抽出効率が低下するという問題や溶媒のリサイクルがしにくいといった問題を回避することができる。
In the present invention, the aqueous solution converted into succinic acid with the inorganic acid is not particularly limited, but succinic acid may be extracted from the aqueous solution using an organic solvent.
The organic solvent used in this method usually has an inorganic value / organic value ratio (I / O value) of 0.2 or more and 2.3 or less, and has a boiling point of 40 ° C. at normal pressure (1 atm). More preferably, the organic solvent is an organic solvent having an I / O value of 0.3 or more and 2.0 or less and a boiling point of 40 ° C. or more at normal pressure, and more preferably I / O. An organic solvent having a value of 0.3 or more and 2.0 or less and a normal pressure and a boiling point of 60 ° C. or more. By using such an organic solvent, succinic acid can be selectively extracted and efficiently separated from saccharides and amino acids. In addition, by using an organic solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher at normal pressure, there is a risk that the solvent vaporizes and ignites, a problem that the solvent vaporizes and the extraction efficiency of succinic acid decreases, and the solvent is recycled. The problem of difficulty can be avoided.

無機性値及び有機性値は、有機概念図論(「系統的有機定性分析」藤田穆、風間書房(1974))により提案されており、有機化合物を構成する官能基に対して予め設定された数値を基に有機性値及び無機性値を算出し、その比を求めて得られる。
I/O値が0.2以上2.3以下であり、常圧で沸点が40℃以上の有機溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、プロパノール、ブタノール、オクタノール等の炭素鎖3以上のアルコールが例示される。
Inorganic values and organic values have been proposed by organic conceptual diagrams ("systematic organic qualitative analysis", Satoshi Fujita, Kazama Shobo (1974)) and have been set in advance for functional groups constituting organic compounds. The organic value and the inorganic value are calculated based on the numerical values, and the ratio is obtained.
Organic solvents having an I / O value of 0.2 or more and 2.3 or less and a boiling point of 40 ° C. or more at normal pressure include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and acetone, and ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane. Examples include solvents, ester solvents such as ethyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile, and alcohols having 3 or more carbon chains such as propanol, butanol, and octanol.

各溶媒のI/O値および沸点を以下に示す。
I O I/O 沸点
テトラヒドロフラン 30 80 0.375 66.0
メチルエチルケトン 65 60 1.083 79.6
メチルイソブチルケトン 65 120 0.542 94.2
アセトン 65 40 1.625 56.1
アセトニトリル 70 40 1.750 81.1
酢酸エチル 85 80 1.063 77.2
プロパノール 100 60 1.667 97.2
イソブタノール 100 70 1.429 108.0
オクタノール 100 160 0.625 179.8
ジオキサン 40 80 0.500 101.3
抽出工程においては、有機溶媒は、コハク酸を含有する水溶液の容量1に対し0.5〜5の容量で加えることが好ましく、コハク酸を含有する水溶液の容量1に対し1〜3の容量で加えることがより好ましい。
The I / O value and boiling point of each solvent are shown below.
I O I / O Boiling point tetrahydrofuran 30 80 0.375 66.0
Methyl ethyl ketone 65 60 1.083 79.6
Methyl isobutyl ketone 65 120 0.542 94.2
Acetone 65 40 1.625 56.1
Acetonitrile 70 40 1.750 81.1
Ethyl acetate 85 80 1.063 77.2
Propanol 100 60 1.667 97.2
Isobutanol 100 70 1.429 108.0
Octanol 100 160 0.625 179.8
Dioxane 40 80 0.500 101.3
In the extraction step, the organic solvent is preferably added in a volume of 0.5 to 5 with respect to the volume 1 of the aqueous solution containing succinic acid, and in a volume of 1 to 3 with respect to the volume 1 of the aqueous solution containing succinic acid. More preferably, it is added.

抽出工程の温度はコハク酸が抽出される温度であればよいが、10〜90℃が好ましく、20〜85℃がより好ましい。
抽出工程により、コハク酸が有機溶媒中に回収され、糖類や発酵由来の窒素元素の他、発酵菌由来のアンモニア、硫黄含有不純物ならびに金属カチオン等の不純物はある程度分離される。なお、コハク酸をさらに効率よく抽出するために、有機溶媒による抽出処理を複数回繰り返してもよいし、向流抽出を行ってもよい。
Although the temperature of an extraction process should just be a temperature from which succinic acid is extracted, 10-90 degreeC is preferable and 20-85 degreeC is more preferable.
Through the extraction step, succinic acid is recovered in an organic solvent, and impurities such as ammonia, sulfur-containing impurities, metal cations, and the like derived from fermentation bacteria are separated to some extent in addition to saccharides and nitrogen elements derived from fermentation. In addition, in order to extract succinic acid more efficiently, the extraction process with an organic solvent may be repeated a plurality of times, or countercurrent extraction may be performed.

本発明においては、コハク酸を含む発酵液から精製によりバイオマス資源に含まれる窒素元素の他、発酵菌由来の窒素元素やアンモニア、硫黄含有不純物ならびに金属カチオン等の多くの不純物の量を減らすことが重要であるが、特に、コハク酸中に含まれる臭気成分の含有量を低減させたり、或いは250〜300nmの紫外線領域に吸収を示す不純物量を平均吸光度が0.05以下になるまで低減させることが必須である。   In the present invention, it is possible to reduce the amount of many impurities such as nitrogen element derived from fermentation bacteria, ammonia, sulfur-containing impurities and metal cations in addition to nitrogen element contained in biomass resources by purification from fermentation broth containing succinic acid. Although important, especially reduce the content of odorous components contained in succinic acid, or reduce the amount of impurities that absorb in the ultraviolet region of 250-300 nm until the average absorbance is 0.05 or less. Is essential.

臭気成分の除去方法としては、活性炭等の吸着剤による脱臭方法、有機溶媒での洗浄除去方法、晶析方法、曝気法などが知られている。本発明において、驚くべきことに、臭気成分の除去には触媒存在下での水素処理が特に有効であることが見出された。一方、発酵等によりバイオマス資源から誘導されるコハク酸含有液には少量のフマル酸が含有される場合がある。   Known methods for removing odor components include a deodorizing method using an adsorbent such as activated carbon, a washing and removing method using an organic solvent, a crystallization method, and an aeration method. In the present invention, it has surprisingly been found that hydrotreating in the presence of a catalyst is particularly effective for removing odorous components. On the other hand, a small amount of fumaric acid may be contained in the succinic acid-containing liquid derived from biomass resources by fermentation or the like.

本発明のように発酵等によりバイオマス資源から誘導されるコハク酸含有液の水素処理を行うと、コハク酸中の臭気成分が容易に除去できるばかりでなく、上記のようにフマル酸が含有される場合にはフマル酸からコハク酸が生成し、コハク酸の収率向上が同時に達成されるので、コハク酸の脱臭方法として水素処理法は従来にはない特に優れた手法となる。従って、本発明においては発酵由来のコハク酸を含有する溶液の触媒存在下での水素処理が精製プロセスの中で重要な工程となる。   When hydrogen treatment of a succinic acid-containing liquid derived from biomass resources by fermentation or the like as in the present invention is performed, not only odor components in succinic acid can be easily removed, but fumaric acid is contained as described above. In this case, succinic acid is produced from fumaric acid, and the yield improvement of succinic acid is achieved at the same time. Therefore, the hydrotreating method is a particularly excellent technique that has not been conventionally used as a deodorizing method for succinic acid. Therefore, in the present invention, hydrotreating of a solution containing succinic acid derived from fermentation in the presence of a catalyst is an important step in the purification process.

また、本発明においては、このコハク酸中に含まれる250〜300nmの紫外線領域に吸収を示す不純物を平均吸光度が0.05以下にまで低減させる為には、通常、上記のようにして製造されたコハク酸を、水素処理を行うとともに晶析処理や活性炭処理等の精製処理を更に組み合わせて実施する必要がある。
本発明における水素処理は、バッチ式、連続式いずれの反応形式でもよく、従来の公知の方法に従って行うことができる。水素処理の具体的な方法としては、加圧反応器にコハ
ク酸を含有する溶液と水素化触媒とを共存させ、この混合物を撹拌しながら水素ガスを導入して水素処理を行い、処理後のコハク酸含有反応液を水素化触媒と分離して反応器から取り出す方法、固定床多管式または単管式の反応器を用いてコハク酸含有溶液および水素ガスを反応器の下部から流通させながら水素処理を行い、処理後のコハク酸含有反応液を取り出す方法あるいは水素ガスを反応器の下部から、コハク酸含有溶液は上部から流通させて水素処理を行い、処理後のコハク酸含有反応液を取り出す方法などが挙げられる。
Further, in the present invention, in order to reduce impurities having absorption in the ultraviolet region of 250 to 300 nm contained in this succinic acid to an average absorbance of 0.05 or less, it is usually produced as described above. The succinic acid must be subjected to hydrogen treatment and further combined with purification treatment such as crystallization treatment and activated carbon treatment.
The hydrogen treatment in the present invention may be either a batch type or a continuous type, and can be performed according to a conventionally known method. As a specific method of hydrogen treatment, a solution containing succinic acid and a hydrogenation catalyst are allowed to coexist in a pressurized reactor, hydrogen gas is introduced while stirring the mixture, and hydrogen treatment is performed. A method in which a reaction solution containing succinic acid is separated from a hydrogenation catalyst and taken out from the reactor, and a succinic acid-containing solution and hydrogen gas are circulated from the lower part of the reactor using a fixed-bed multitubular or single tube reactor. Performing hydrogen treatment and removing the treated succinic acid-containing reaction solution or hydrogen gas from the lower part of the reactor and the succinic acid-containing solution from the upper part to perform the hydrogen treatment, and treating the treated succinic acid-containing reaction liquid. The method of taking out is mentioned.

水素化触媒としては、公知の均一系ならびに不均一系の貴金属含有水素化触媒を用いることができる。具体的には、特に限定はされないが、ルテニウム、ロジウム、パラジウムおよび白金などの貴金属を含む水素化触媒が挙げられ、これらの中では、パラジウムならびに白金、特にパラジウムを含む水素化触媒が好ましい。
これら水素化触媒は上記の貴金属を含む化合物をそのまま使用したり、有機ホスフィンなどの配位子を共存させて使用することができるが、触媒分離の容易性の理由から不均一系の貴金属含有触媒が好ましい。
As the hydrogenation catalyst, known homogeneous and heterogeneous noble metal-containing hydrogenation catalysts can be used. Specific examples include, but are not limited to, hydrogenation catalysts containing noble metals such as ruthenium, rhodium, palladium and platinum. Among these, hydrogenation catalysts containing palladium and platinum, particularly palladium, are preferred.
These hydrogenation catalysts can be used with the above compounds containing noble metals as they are or in the presence of a ligand such as an organic phosphine, but heterogeneous noble metal-containing catalysts for reasons of ease of catalyst separation. Is preferred.

また、これらの貴金属を含む化合物をシリカやチタン、ジルコニア、活性アルミナなどの金属酸化物またはこれらの複合金属酸化物、或いは活性炭共存下で水素処理を行うことができる。この方法は、発酵由来のコハク酸中に含まれる臭気成分だけではなく、着色成分や有機不純物を同時に吸着除去でき、不純物を効率的に除去できる為に好ましい態様である。同様の効果は、上記の貴金属をシリカやチタン、ジルコニア、活性アルミナなどの金属酸化物またはこれらの複合金属酸化物、或いは活性炭などの担体に担持した触媒を使用した際にも達成される為、これらの担持触媒を使用する方法も好適に使用される。貴金属の担持量は、通常、担体の0.1〜10重量%であるが、担体としては、特には限定されないが、水素処理中の金属の溶出量が少ない理由からシリカあるいは活性炭、特に活性炭が好ましい。   In addition, these noble metal-containing compounds can be subjected to hydrogen treatment in the presence of a metal oxide such as silica, titanium, zirconia, or activated alumina, or a composite metal oxide thereof, or activated carbon. This method is a preferred embodiment because not only the odor components contained in the succinic acid derived from fermentation, but also the colored components and organic impurities can be adsorbed and removed simultaneously, and the impurities can be removed efficiently. The same effect is also achieved when using a catalyst in which the above-mentioned noble metal is supported on a metal oxide such as silica, titanium, zirconia, activated alumina or a composite metal oxide thereof, or a support such as activated carbon. A method using these supported catalysts is also preferably used. The supported amount of the noble metal is usually 0.1 to 10% by weight of the support, but the support is not particularly limited, but silica or activated carbon, particularly activated carbon is used because of the small amount of metal elution during the hydrogen treatment. preferable.

従って、本発明においては、貴金属をシリカやチタン、ジルコニア、活性アルミナなどの金属酸化物またはこれらの複合金属酸化物、或いは活性炭などの担体に担持した水素化触媒により水素処理を行う態様は、本発明請求項の金属酸化物、シリカ及び活性炭の群から選ばれるいずれかの吸着剤存在下、水素化触媒により水素処理を行う態様の定義に含まれるものとする。   Therefore, in the present invention, the embodiment in which the hydrogen treatment is performed with a hydrogenation catalyst in which a noble metal is supported on a metal oxide such as silica, titanium, zirconia, activated alumina, or a composite metal oxide thereof, or a support such as activated carbon is the present invention. It is included in the definition of the embodiment in which the hydrogen treatment is performed with the hydrogenation catalyst in the presence of any adsorbent selected from the group of metal oxide, silica and activated carbon.

水素処理の際のバイオマス資源から誘導されるコハク酸を含有させる溶媒は、水、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、酢酸エチルなどのエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、イソブタノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、およびこれらの混合溶媒などが使用できるが、これらの中では水が最も好ましい。水は、通常、脱イオン水、蒸留水、河川水、井戸水、水道水などを使用するが、必要に応じて、水素化反応後の後工程でコハク酸含有反応液からコハク酸を晶析し、ろ別した後の溶液を繰り返して使用することもできる。溶液中のコハク酸濃度は液温度の飽和溶解度以下であればよい。   Solvents containing succinic acid derived from biomass resources during hydrogen treatment are water, organic acids such as acetic acid and propionic acid, esters such as ethyl acetate, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-ethyl Alcohols such as -1-hexanol and isobutanol, ethers such as diethyl ether, di-n-butyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diethyl ketone, acetonitrile Nitriles such as these, and mixed solvents thereof can be used, but water is most preferred among them. Usually, deionized water, distilled water, river water, well water, tap water, etc. are used as the water, but if necessary, succinic acid is crystallized from the succinic acid-containing reaction solution in the subsequent step after the hydrogenation reaction. The solution after filtration can be used repeatedly. The succinic acid concentration in the solution may be equal to or lower than the saturation solubility at the liquid temperature.

水素処理に供されるコハク酸中に含まれるフマル酸の含有量は、コハク酸重量に対して、下限は通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、上限は10重量%以下、好ましくは5重量%以下である。フマル酸の含有量が低すぎる場合は、水素処理工程までの精製プロセスが煩雑となり、一方、フマル酸含有量が高すぎる場合には、水素処理に長時間を有したり、溶解度が低いフマル酸の析出が問題となり、高濃度のコハク酸溶液が調製できないなどの課題が生じる。   The content of fumaric acid contained in the succinic acid subjected to hydrotreating is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.05% by weight or more, and the upper limit is 10% by weight, based on the weight of succinic acid. Hereinafter, it is preferably 5% by weight or less. If the content of fumaric acid is too low, the purification process up to the hydrotreating step becomes complicated. On the other hand, if the content of fumaric acid is too high, fumaric acid has a long time for hydrotreating or has low solubility. This causes a problem that the succinic acid solution having a high concentration cannot be prepared.

使用する水素は、純水素でもよいが、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスで希釈させたものも使用できる。水素ガス中の一酸化炭素濃度は、水素処理効率への影響が懸念される為、通常、10000ppm以下、好ましくは、2000ppm以下、より好ましくは1000ppm以下である。
水素処理時の水素圧は、その下限は、通常、0.1MPa以上であり、上限は、通常、5MPa以下、好ましくは3MPa以下、より好ましくは1MPa以下である。水素圧力が低すぎると反応速度が遅く、反応完結までに時間がかかり、一方あまり高すぎると、触媒や反応条件によってはブタンジオールやテトラヒドロフラン等のコハク酸の水素化物が副生してしまう為に好ましくない。
Hydrogen used may be pure hydrogen, but hydrogen diluted with an inert gas such as nitrogen, helium or argon can also be used. The carbon monoxide concentration in the hydrogen gas is usually 10000 ppm or less, preferably 2000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less because there is concern about the influence on the hydrogen treatment efficiency.
The lower limit of the hydrogen pressure during the hydrogen treatment is usually 0.1 MPa or more, and the upper limit is usually 5 MPa or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 1 MPa or less. If the hydrogen pressure is too low, the reaction rate is slow and it takes time to complete the reaction. On the other hand, if it is too high, succinic acid hydrides such as butanediol and tetrahydrofuran may be produced as a by-product depending on the catalyst and reaction conditions. It is not preferable.

水素処理時の温度の下限は、通常30℃以上、好ましくは50℃以上であり、その上限は、通常150℃以下、好ましくは120℃以下である。反応温度が低すぎると反応速度が遅く、反応完結までに時間がかかり、一方高すぎるとコハク酸の水素化物の副生や、溶媒として水を使用する際には、リンゴ酸などの副生物が多くなる為好ましくない。
本発明で晶析処理における晶析溶媒としては、水、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、酢酸エチルなどのエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、イソブタノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、およびこれらの混合溶媒などが使用できるが、これらの中では水が最も好ましい。水は、通常、脱イオン水、蒸留水、河川水、井戸水、水道水などが使用される。
The lower limit of the temperature during the hydrogen treatment is usually 30 ° C or higher, preferably 50 ° C or higher, and the upper limit is usually 150 ° C or lower, preferably 120 ° C or lower. If the reaction temperature is too low, the reaction rate is slow and it takes time to complete the reaction.If the reaction temperature is too high, by-products such as succinic acid hydride and when using water as a solvent, by-products such as malic acid are not produced. It is not preferable because it increases.
As the crystallization solvent in the crystallization treatment in the present invention, water, organic acids such as acetic acid and propionic acid, esters such as ethyl acetate, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-ethyl-1-hexanol, iso Alcohols such as butanol, diethyl ether, di-n-butyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, nitriles such as acetonitrile, and Although these mixed solvents can be used, water is most preferable among these. Usually, deionized water, distilled water, river water, well water, tap water, etc. are used for water.

晶析温度は、0〜90℃、好ましくは0〜85℃程度の範囲から選択でき、冷却速度は、1〜120℃/hr、好ましくは5〜60℃/hr程度の範囲から選択でき、常圧下(例えば、1atm程度)、減圧下又は加圧下で行われる。また、熟成時間は、0.1〜5時間、好ましくは0.5〜4時間、さらに好ましくは0.5〜2時間程度の範囲から適当に選択できる。   The crystallization temperature can be selected from the range of about 0 to 90 ° C., preferably about 0 to 85 ° C., and the cooling rate can be selected from the range of about 1 to 120 ° C./hr, preferably about 5 to 60 ° C./hr. It is performed under reduced pressure (for example, about 1 atm), reduced pressure or increased pressure. The aging time can be appropriately selected from a range of about 0.1 to 5 hours, preferably 0.5 to 4 hours, and more preferably about 0.5 to 2 hours.

また、本発明においては、上記の晶析処理と必要に応じて活性炭処理とを組み合わせてコハク酸中に含まれる250〜300nmの紫外線領域に吸収を示す不純物量を平均吸光度が0.05以下になるまで低減させることが好ましい。
本発明で使用される活性炭としては、石炭系、木質系、ヤシ穀系、樹脂系など任意の公知のものを用いることができる。また、これら石炭系、木質系、ヤシ穀系、樹脂系などの各種原料活性炭を、ガス賦活法、水蒸気賦活法、塩化亜鉛やリン酸などの薬品賦活法などの方法により賦活した活性炭を用いることができる。
Further, in the present invention, the average absorbance is 0.05 or less for the amount of impurities that absorb in the ultraviolet region of 250 to 300 nm contained in succinic acid by combining the above crystallization treatment and, if necessary, activated carbon treatment. It is preferable to reduce it until it becomes.
As the activated carbon used in the present invention, any known ones such as coal-based, wood-based, coconut-based, and resin-based can be used. Also, use activated carbon activated by various methods such as gas activation method, water vapor activation method, chemical activation method such as zinc chloride and phosphoric acid, etc. Can do.

具体的には、三菱化学カルゴン株式会社製のカルゴンCPG、カルゴンCAL、カルゴンSGL、ダイアソーブW、ダイアホープMS10、ダイアホープM010、ダイアホープMS16、ダイアホープ6MD、ダイアホープ6MW、ダイアホープ8ED、ダイアホープZGN4、Centur、日本ノリット株式会社製のGAC、GAC PLUS、GCN PLUS、C GRAN、RO、ROX、DARCO、CN、SX、SX PLUS、sa、SX、PK、W、クラレケミカル株式会社製のGW、GWH、GLC、4GC、KW、PW、PK、株式会社ツルミコール社製のHC-30S、GL-30S、4G-3S、PA、PC、フタムラ化学株式会社製のP、W、CW、SG、SGP、S、GB、CA、K、日本エンバイロケミカルズ株式会社製の白鷺KL、白鷺W2c、白鷺WH2c、白鷺W5c、白鷺WH5c、白鷺WH5X、白鷺XS7100H-3、カルボラフィン、白鷺A、白鷺C、白鷺M、味の素ファインテクノ株式会社社製のホクエツ CL-K、ホクエツHs、ホクエツKSなどが挙げられる。   Specifically, Calgon CPG, Calgon CAL, Calgon SGL, Diasorb W, Diamond Hope MS10, Diamond Hope M010, Diamond Hope MS16, Diamond Hope 6MD, Diamond Hope 6MW, Diamond Hope 8ED, Diamond Hope ZGN4, Centur, Japan Norit Stock, manufactured by Mitsubishi Chemical Calgon Co., Ltd. Company-made GAC, GAC PLUS, GCN PLUS, C GRAN, RO, ROX, DARCO, CN, SX, SX PLUS, sa, SX, PK, W, Kuraray Chemical Co., Ltd. GW, GWH, GLC, 4GC, KW , PW, PK, HC-30S, GL-30S, 4G-3S, PA, PC, manufactured by Tsurumi Co., Ltd., P, W, CW, SG, SGP, S, GB, CA, K, manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. Hakuho KL, Hakuho W2c, Hakuho WH2c, Hakuho W5c, Hakuho WH5X, Hakuho XS7100H-3, Calaburafin, Hakuho A, Hakuho C, Hakuho M, Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd. Hokuetsu CL-K, Hokuetsu Hs, Hokuetsu KS, etc. Is mentioned.

これらの中では、脂肪族ジカルボン酸中に含まれる250〜300nmの紫外線領域に
吸収を示す不純物を効率的に除くことができる理由から、ヤシ穀炭、木質炭が好ましい。一方、コハク酸の着色成分を効率よく除去する観点からは、ガス賦活法、水蒸気賦活法、塩化亜鉛やリン酸などの薬品賦活法などの方法により賦活した活性炭が好ましく、その中でも水蒸気賦活法、塩化亜鉛やリン酸などの薬品賦活した活性炭が好ましく、特に塩化亜鉛やリン酸などの薬品賦活した活性炭が好ましい。使用する活性炭の形状は、粉末炭、破砕炭、成形炭、繊維状活性炭のいずれでもよい。カラムに充填して使用する場合には塔圧抑制の理由から粒状、顆粒状の活性炭が好ましい
活性炭処理の方式としては、バッチ式で活性炭と混合した後に濾過分離する方法、活性炭の充填層に通液する方法のどちらも可能である。処理時間はバッチ式の場合は通常5分〜5時間、好ましくは10分〜2時間であり、充填層方式の場合は通常SV(空間速度)として0.1〜20hr−1である。処理温度は通常、20〜90℃である。
Among these, coconut charcoal and wood charcoal are preferred because impurities that absorb in the ultraviolet region of 250 to 300 nm contained in the aliphatic dicarboxylic acid can be efficiently removed. On the other hand, from the viewpoint of efficiently removing the coloring component of succinic acid, activated carbon activated by a method such as a gas activation method, a water vapor activation method, a chemical activation method such as zinc chloride or phosphoric acid is preferred, and among them, the water vapor activation method, Chemical activated carbon such as zinc chloride or phosphoric acid is preferred, and activated carbon activated by chemicals such as zinc chloride or phosphoric acid is particularly preferred. The shape of the activated carbon used may be any of powdered coal, crushed coal, formed coal, and fibrous activated carbon. When used in a column, granular and granular activated carbon is preferred for the purpose of suppressing the tower pressure. The activated carbon treatment method is a batch method of mixing with activated carbon followed by filtration and separation, and passing through a packed bed of activated carbon. Either method of liquefaction is possible. The processing time is usually 5 minutes to 5 hours, preferably 10 minutes to 2 hours in the case of a batch system, and is usually 0.1 to 20 hr −1 as SV (space velocity) in the case of a packed bed system. The treatment temperature is usually 20 to 90 ° C.

更に、本発明においては、コハク酸中の不純物を除く目的で、イオン交換カラム処理等の精製操作を併用してもよい。
ここで、イオン交換カラム処理とは、イオン交換樹脂を充填したカラムに、処理すべき液を通液することで、イオン類を除去することである。イオン交換樹脂は、処理すべき液に含まれるイオン、必要とされるコハク酸の純度に応じ選定されるべきものであり、例えば硫酸イオン、塩素イオンなどのアニオンを除去するためにはアニオン交換樹脂(OH型)を、金属イオン、アンモニウムイオンなどのカチオンを除去するためにはカチオン交換樹脂(H型)を用いることができるが、必要に応じてその両方を用いてもよい。
Furthermore, in the present invention, for the purpose of removing impurities in succinic acid, a purification operation such as ion exchange column treatment may be used in combination.
Here, the ion exchange column treatment is to remove ions by passing a liquid to be treated through a column filled with an ion exchange resin. The ion exchange resin should be selected according to the ions contained in the liquid to be treated and the required purity of succinic acid. For example, anion exchange resins are used to remove anions such as sulfate ions and chloride ions. In order to remove cations such as metal ions and ammonium ions from (OH type), a cation exchange resin (H type) can be used, but both of them may be used if necessary.

イオン交換樹脂は、その官能基の酸または塩基としての強度により強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂に分類され、さらにその形状により、ゲル型、ポーラス型に分類されるが、ここでは用いるイオン交換樹脂は特に限定されるものではない。ただイオン交換の効率を考慮すると、より酸または塩基としての強度が強い強酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。またその形状もポーラス型である特別な理由もなく、より汎用的で安価なゲル型を用いることが望ましい。具体的には、カチオン交換樹脂としてダイヤイオンSK1B(H型)など、アニオン交換樹脂としてダイヤイオンSA10Aなどが例示される。   Ion exchange resins are classified into strongly acidic cation exchange resins, weakly acidic cation exchange resins, strongly basic anion exchange resins, and weakly basic anion exchange resins depending on the strength of the functional group as an acid or base. Although it is classified into a gel type and a porous type, the ion exchange resin used here is not particularly limited. However, in consideration of the efficiency of ion exchange, it is preferable to use a strongly acidic cation exchange resin or a strongly basic anion exchange resin having a stronger strength as an acid or a base. Further, it is desirable to use a more versatile and inexpensive gel type without any special reason that the shape is also porous. Specifically, Diaion SK1B (H type) is exemplified as a cation exchange resin, and Diaion SA10A is exemplified as an anion exchange resin.

イオン交換カラム処理は、処理すべき液においてコハク酸を溶解させる温度以上、且つイオン交換樹脂の耐熱温度よりも低い温度範囲内で行うことができる。すなわちカチオン交換樹脂では、処理すべき液中のコハク酸濃度にもよるが通常20〜100℃で処理を行う。一方、アニオン交換樹脂はカチオン交換樹脂にくらべ耐熱性が低いため通常10〜80℃で処理を行う。処理温度の観点からアニオン交換カラム処理を用いる場合は、コハク酸濃度が低く、低い温度でカラム処理できる工程が望ましい。   The ion exchange column treatment can be performed within a temperature range that is equal to or higher than the temperature at which succinic acid is dissolved in the liquid to be treated and lower than the heat resistant temperature of the ion exchange resin. That is, with a cation exchange resin, the treatment is usually performed at 20 to 100 ° C., depending on the succinic acid concentration in the liquid to be treated. On the other hand, since anion exchange resins have lower heat resistance than cation exchange resins, treatment is usually performed at 10 to 80 ° C. In the case of using anion exchange column treatment from the viewpoint of treatment temperature, a step where the succinic acid concentration is low and the column treatment can be performed at a low temperature is desirable.

またその通液処理方法は、特に限定するものではないが、通常空間速度(SV)0.1〜10hr−1、空塔速度1〜20m/hrで処理する。処理速度が大きすぎるとカラム前後における圧力損失が大きくなったり、またイオン交換が不十分となる。逆に不必要に処理速度が遅くすると不必要にカラムが大きくなる。
通常カラム処理は、カラム出口においてイオン濃度を常時または定期的に測定し、カラム出口にイオンのリークが認められれば、イオン交換樹脂を再生処理する。イオン交換樹脂の再生は通常の方法に従い、カチオン交換樹脂では硫酸、塩酸などの酸を、アニオン交換樹脂では苛性ソーダなどのアルカリにより行うことができる。
The liquid flow treatment method is not particularly limited, but the treatment is usually performed at a space velocity (SV) of 0.1 to 10 hr −1 and a superficial velocity of 1 to 20 m / hr. If the processing speed is too high, pressure loss before and after the column becomes large, and ion exchange becomes insufficient. Conversely, if the processing speed is unnecessarily slow, the column becomes unnecessarily large.
Usually, in the column treatment, the ion concentration is measured regularly or periodically at the column outlet, and if ion leakage is observed at the column outlet, the ion exchange resin is regenerated. The regeneration of the ion exchange resin can be carried out in accordance with a normal method, using an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid for a cation exchange resin, or an alkali such as caustic soda for an anion exchange resin.

本発明では、得られたコハク酸について、ポリマー原料として使用する場合には、250〜300nmの紫外線領域に吸収を示す不純物量を平均吸光度が0.05以下にまで低減させることが必須である場合があるが、平均吸光度は0.03以下であると好ましく、0.01以下であると特に好ましい。平均吸光度が高いコハク酸は、本実施例から明らかな様にポリエステルの原料として使用すると製造されるポリマーの着色が著しくなる。   In the present invention, when the obtained succinic acid is used as a polymer raw material, it is essential to reduce the amount of impurities that absorb in the ultraviolet region of 250 to 300 nm to an average absorbance of 0.05 or less. However, the average absorbance is preferably 0.03 or less, and particularly preferably 0.01 or less. As is apparent from this example, succinic acid having a high average absorbance is markedly colored when used as a raw material for polyester.

本発明における吸光度は、3.0重量%のコハク酸水溶液を光路長1cmの石英セルに入れ、紫外可視吸収分光光度計にて測定される値である。本発明においては、吸光度は紫外可視吸収分光光度計(日立分光光度計UV−3500)を用いて測定したが、市販の紫外可視吸収分光光度計を用いて測定することができる。
ここで、吸光度(A)とは光路長1cmで測定した際の吸光度であって、次の定義に従
って算出される値である。
The absorbance in the present invention is a value measured with an ultraviolet-visible absorption spectrophotometer after placing a 3.0 wt% aqueous succinic acid solution in a quartz cell having an optical path length of 1 cm. In the present invention, the absorbance was measured using an ultraviolet-visible absorption spectrophotometer (Hitachi spectrophotometer UV-3500), but can be measured using a commercially available ultraviolet-visible absorption spectrophotometer.
Here, the absorbance (A) is the absorbance when measured at an optical path length of 1 cm, and is a value calculated according to the following definition.

A=log10(I/I)(ここで、I=入射光強度、I=透過光強度を表す。)
また、250〜300nmの紫外線領域の平均吸光度とは、250〜300nm間の1nm毎に測定された吸光度の総和を51で除した値である。
平均吸光度=(250〜300nm間の1nm毎の吸光度の総和)/51
本発明において、上記の250〜300nmの紫外線領域に吸収を示す不純物としては、特に制限されないが、窒素元素を有する化合物や芳香族性を示す化合物が挙げられる。そのような化合物としては、フラン等の酸素含有複素芳香族化合物、ピロール、ピリジン、ピラジン等の窒素含有複素芳香族化合物、フェノール、ベンズアルデヒドや安息香酸等のベンゼン系芳香族化合物、が挙げられる。具体的には、フルフラール、フルフリルアルコール、メチルフルフリルアルコール、ヒドロキシメチルフルフラール、フロシン、2−ピロールカルボキシアルデヒド、ピロールカルボン酸、メチルピロールカルボン酸、ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、メチルピリジンカルボン酸、メチルピリジンジカルボン酸、ピラジン、2−メチルピラジン、ジメチルピラジン、トリメチルピラジン、テトラメチルピラジン、フェノール、安息香酸、サリチル酸やクレオソート酸等のモノヒドロキシ安息香酸、ピロカテク酸やプロトカテク酸等のジヒドロキシ安息香酸、没食子酸等のトリヒドロキシ安息香酸、ベンズアルデヒド、メチルベンズアルデヒド、ジメチルベンズアルデヒド等の芳香族アルデヒドならびにこれらの混合物等が挙げられる。尚、上記化合物に異性体が含まれる場合があるが、上記化合物の例示は全ての異性体が含まれるものとする。
A = log 10 (I 0 / I) (where I 0 = incident light intensity and I = transmitted light intensity)
The average absorbance in the ultraviolet region of 250 to 300 nm is a value obtained by dividing the sum of absorbances measured every 1 nm between 250 and 300 nm by 51.
Average absorbance = (total absorbance every 1 nm between 250 and 300 nm) / 51
In the present invention, the impurities that absorb in the ultraviolet region of 250 to 300 nm are not particularly limited, and examples thereof include compounds having a nitrogen element and compounds having aromaticity. Examples of such compounds include oxygen-containing heteroaromatic compounds such as furan, nitrogen-containing heteroaromatic compounds such as pyrrole, pyridine, and pyrazine, and benzene aromatic compounds such as phenol, benzaldehyde, and benzoic acid. Specifically, furfural, furfuryl alcohol, methylfurfuryl alcohol, hydroxymethylfurfural, furosine, 2-pyrrolecarboxaldehyde, pyrrolecarboxylic acid, methylpyrrolecarboxylic acid, pyridinecarboxylic acid, pyridinedicarboxylic acid, methylpyridinecarboxylic acid, Methylpyridinedicarboxylic acid, pyrazine, 2-methylpyrazine, dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, tetramethylpyrazine, phenol, benzoic acid, monohydroxybenzoic acid such as salicylic acid and creosote acid, dihydroxybenzoic acid such as pyrocatechuic acid and protocatechuic acid, Examples include trihydroxybenzoic acid such as gallic acid, aromatic aldehydes such as benzaldehyde, methylbenzaldehyde, dimethylbenzaldehyde, and mixtures thereof. That. In addition, although the said compound may contain an isomer, the illustration of the said compound shall include all the isomers.

本発明においては、上記のように活性炭の種類により除去される不純物種が異なる為、これらの不純物除去方法としては、複数の活性炭種を組み合わせる方法や活性炭処理と上記の水素処理や晶析処理とを組み合わせる方法が挙げられる。
また、発酵由来のコハク酸溶液には、溶媒として水を使用する際には水に不溶な成分が混入している場合がある。このような不溶成分の混入は、活性炭による上記の不純物除去やその後の精製工程の効率を低下させる要因となる為に、予め不溶成分を除去することが好ましい。不溶成分の除去は、発酵法により生成するコハク酸塩からコハク酸に誘導した後から活性炭処理工程に至る迄の間の工程で発酵由来のコハク酸溶液を公知の膜透過処理を使用して実施する方法が好ましい。また、別法として、粉末状の活性炭を共存させて不溶成分を吸着させて膜透過処理の透過性を向上させたり、適切な粉末活性炭を用いて不溶成分とともに上記の不純物を同時に吸着除去する方法も好適に使用される。
In the present invention, since the impurity species to be removed differ depending on the type of activated carbon as described above, these impurity removal methods include a method of combining a plurality of activated carbon species, activated carbon treatment, and the above-described hydrogen treatment and crystallization treatment. The method of combining these is mentioned.
Moreover, when using water as a solvent, the insoluble component may be mixed in the succinic acid solution derived from fermentation. Such an insoluble component is a factor that reduces the efficiency of the above-described impurity removal by activated carbon and the subsequent purification process, so it is preferable to remove the insoluble component in advance. Insoluble components are removed from the succinate produced by the fermentation method to succinic acid, and the process from the succinic acid solution to the activated carbon treatment process is performed using a known membrane permeabilization process. Is preferred. As another method, the powdered activated carbon is allowed to coexist to adsorb insoluble components to improve the permeability of the membrane permeation treatment, or the above-mentioned impurities are simultaneously adsorbed and removed together with the insoluble components using appropriate powdered activated carbon. Are also preferably used.

更に、本発明においては、晶析又は/及び活性炭処理と水素処理とを組み合わせて不純物除去を実施する際には、特に限定はされないが、効率的に不純物が除去される為、水素処理工程の前に晶析又は/及び活性炭処理工程を実施するプロセスが好適に使用される。
晶析で回収されたコハク酸は、その用途によるが、常法により乾燥することができる。通常、コハク酸含水率は0.1〜2重量%、好ましくは0.2〜1重量%まで乾燥する。乾燥方法は特に限定されるものではなく、加熱タイプにより温風で直接加熱する直接加熱式、蒸気などによる間接加熱式などを用いることができる。例えば、温風による乾燥機として箱型乾燥機、バンド乾燥機、回転乾燥機などが、間接加熱による乾燥機としてドラム
ドライヤー、ディスクドライヤーなどがあげられる。またその操作圧力は常圧であっても、減圧であってもよい。さらにその操作方式はバッチ操作でも、連続操作であってもよい。温風温度は、加熱面温度は通常20〜200℃、好ましく50〜150℃で行う。温度が低すぎると乾燥に高減圧を要し、逆に高すぎるとコハク酸が脱水し、無水コハク酸を生成するので好ましくない。
Furthermore, in the present invention, when removing impurities by combining crystallization or / and activated carbon treatment and hydrogen treatment, although not particularly limited, since impurities are efficiently removed, A process in which the crystallization or / and activated carbon treatment step is performed before is preferably used.
The succinic acid recovered by crystallization depends on its use, but can be dried by a conventional method. Usually, the moisture content of succinic acid is 0.1-2% by weight, preferably 0.2-1% by weight. The drying method is not particularly limited, and a direct heating method in which heating is performed directly with warm air, an indirect heating method using steam, or the like can be used. For example, box dryers, band dryers, rotary dryers and the like are used as dryers using hot air, and drum dryers and disk dryers are used as dryers using indirect heating. The operating pressure may be normal pressure or reduced pressure. Furthermore, the operation method may be batch operation or continuous operation. As for the warm air temperature, the heating surface temperature is usually 20 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C. If the temperature is too low, a high pressure reduction is required for drying. Conversely, if the temperature is too high, succinic acid is dehydrated and succinic anhydride is generated, which is not preferable.

また、本発明で製造されるコハク酸は、通常、可視光領域での吸収の少ない、着色の少ないものであることが好ましい。本発明のコハク酸の黄色度(YI値)は、その上限が、通常、10以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下であり、一方、その下限は、特には限定されないが、通常−10以上、好ましくは、−5以上、より好ましくは、―1以上である。高いYI値を示すコハク酸は、ポリマー原料として使用すると製造するポリマーの着色が著しくなる欠点を有する。一方、低いYI値を示すコハク酸は、より好ましい形態ではあるが、その製造に極めて高額の設備投資を要する他、多大な製造時間を要するなど経済的に不利な点である。本発明において、YI値は、JIS K7105に基づく方法で測定される値である。   Moreover, it is preferable that the succinic acid manufactured by this invention is a thing with little absorption normally in the visible light region and little coloring. The upper limit of the yellowness (YI value) of the succinic acid of the present invention is usually 10 or less, preferably 6 or less, more preferably 4 or less, while the lower limit is not particularly limited. It is 10 or more, preferably -5 or more, more preferably -1 or more. Succinic acid exhibiting a high YI value has a drawback that when used as a polymer raw material, coloring of the produced polymer becomes remarkable. On the other hand, succinic acid exhibiting a low YI value is a more preferable form, but is economically disadvantageous in that it requires a very large amount of capital investment for its production and requires a large amount of production time. In the present invention, the YI value is a value measured by a method based on JIS K7105.

本発明のコハク酸には、バイオマス資源由来、発酵処理ならびに酸による中和工程を含む精製処理に起因して不純物として窒素元素が含まれてくる場合がある。具体的には、アミノ酸、たんぱく質、アンモニウム塩、尿素、発酵菌由来等の窒素元素が含まれてくる場合がある。
本発明の脂肪族ジカルボン酸中に含まれる窒素原子含有量は、ジカルボン酸中に、原子換算として、上限は通常2000ppm以下、好ましくは、1000ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは20ppm以下である。下限は通常、0.01ppm以上、好ましくは0.05ppm以上、精製工程の経済性の理由からより好ましくは0.1ppm以上、更に好ましくは1ppm以上である。
The succinic acid of the present invention may contain elemental nitrogen as an impurity due to a biomass resource-derived, fermentation treatment, and purification treatment including a neutralization step with an acid. Specifically, nitrogen elements such as amino acids, proteins, ammonium salts, urea, and fermenting bacteria may be included.
The nitrogen atom content contained in the aliphatic dicarboxylic acid of the present invention is usually 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, most preferably 20 ppm or less in terms of atoms in dicarboxylic acid. is there. The lower limit is usually 0.01 ppm or more, preferably 0.05 ppm or more, more preferably 0.1 ppm or more, and still more preferably 1 ppm or more for reasons of economic efficiency of the purification step.

窒素原子含有量は、元素分析法等の公知の方法や、アミノ酸分析計を用い、生体アミノ酸分離条件にて試料中のアミノ酸やアンモニアを分離し、これらをニンヒドリン発色させて検出する方法により測定される値である。
窒素原子含有量が上記の範囲にあるコハク酸は、ポリエステル原料として用いた場合、得られるポリエステルの着色の減少に有利になる。また、ポリエステルの重合反応の遅延化を抑制する効果も併せ持つ。
The nitrogen atom content is measured by a known method such as elemental analysis or an amino acid analyzer and a method of separating amino acids and ammonia in a sample under biological amino acid separation conditions and detecting them by ninhydrin color development. Value.
When succinic acid having a nitrogen atom content in the above range is used as a polyester raw material, it is advantageous in reducing the coloration of the resulting polyester. It also has the effect of suppressing the delay of the polyester polymerization reaction.

また、本発明のコハク酸には、酸による中和工程を含む精製処理等により硫黄原子が含まれてくる場合がある。具体的に、硫黄原子が含有される不純物としては、硫酸、硫酸塩、亜硫酸、有機スルホン酸、有機スルホン酸塩等が挙げられる。
本発明のコハク酸中に含まれる硫黄原子含有量は、ジカルボン酸中に、原子換算として、上限は通常100ppm以下、好ましくは、20ppm以下、より好ましくは、上
限が10ppm以下、特に好ましくは、上限が5ppm以下、最も好ましくは、上限は0.5ppm以下である。一方、下限は通常、0.001ppm以上、好ましくは、0.01ppm以上、より好ましくは、0.05ppm以上、特に好ましくは、0.1ppm以上である。多すぎると、ポリエステル原料として用いた場合、重合反応の遅延化や生成ポリマーの一部ゲル化、そして生成ポリマーの安定性の低下などが引き起こされる傾向がある。一方、少なすぎる系は、好ましい形態であるが、精製工程が煩雑となり経済的に不利になる。硫黄原子含有量は、公知の元素分析法により測定される値である。
Further, the succinic acid of the present invention may contain sulfur atoms due to a purification treatment including a neutralization step with an acid. Specifically, examples of the impurities containing sulfur atoms include sulfuric acid, sulfate, sulfurous acid, organic sulfonic acid, and organic sulfonate.
The sulfur atom content contained in the succinic acid of the present invention is, in terms of atoms in dicarboxylic acid, the upper limit is usually 100 ppm or less, preferably 20 ppm or less, more preferably the upper limit is 10 ppm or less, and particularly preferably the upper limit. Is 5 ppm or less, and most preferably the upper limit is 0.5 ppm or less. On the other hand, the lower limit is usually 0.001 ppm or more, preferably 0.01 ppm or more, more preferably 0.05 ppm or more, and particularly preferably 0.1 ppm or more. When the amount is too large, when used as a polyester raw material, there is a tendency that the polymerization reaction is delayed, the resulting polymer is partially gelled, the stability of the produced polymer is lowered, and the like. On the other hand, an excessively small system is a preferred form, but the purification process becomes complicated and economically disadvantageous. The sulfur atom content is a value measured by a known elemental analysis method.

本発明のコハク酸には、アルカリ金属元素が含まれてくる場合がある。脂肪族ジカルボン酸中に含まれるアルカリ金属の含有量は、通常、50ppm以下、好ましくは30ppm以下、より好ましくは10ppm以下で、その中でも5ppm以下が特に好ましい。含有量が多すぎると、ポリマー原料として用いた場合に、熱安定性や耐加水分解性を低減さ
せるばかりでなく、重合中に重度の重合阻害を引き起こし、実用上十分な力学特性を有する高重合度のポリマーが得られない場合がある。
<ポリエステルの製造>
本発明のポリエステルは、コハク酸単位およびジオール単位を必須成分とする。本発明においてコハク酸単位を構成するコハク酸は上記のバイオマス資源から誘導された高純度のコハク酸を含有するジカルボン酸である。従って、本発明においては、化石資源から誘導された脂肪族及び/又は芳香族ジカルボン酸と上記のバイオマス資源から誘導されたコハク酸との混合物も好適に使用される。
The succinic acid of the present invention may contain an alkali metal element. The content of the alkali metal contained in the aliphatic dicarboxylic acid is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and particularly preferably 5 ppm or less. If the content is too high, when used as a polymer raw material, it not only reduces thermal stability and hydrolysis resistance, but also causes severe polymerization inhibition during polymerization and high polymerization with sufficient mechanical properties for practical use. Degree of polymer may not be obtained.
<Manufacture of polyester>
The polyester of the present invention contains succinic acid units and diol units as essential components. In the present invention, the succinic acid constituting the succinic acid unit is a dicarboxylic acid containing high-purity succinic acid derived from the biomass resource. Therefore, in the present invention, a mixture of an aliphatic and / or aromatic dicarboxylic acid derived from a fossil resource and succinic acid derived from the biomass resource is also preferably used.

<ジオール単位>
本発明においてジオール単位とは、脂肪族ジオールから誘導されるものであり、公知の化合物を用いることができる。
脂肪族ジオールとは、2個のOH基を有する脂肪族及び脂環式化合物であれば特に制限はされないが、炭素数の下限値が2以上であり、上限値が通常10以下、好ましくは6以下の脂肪族ジオールが挙げられる。
<Diol unit>
In the present invention, the diol unit is derived from an aliphatic diol, and a known compound can be used.
The aliphatic diol is not particularly limited as long as it is an aliphatic and alicyclic compound having two OH groups, but the lower limit of the carbon number is 2 or more, and the upper limit is usually 10 or less, preferably 6 The following aliphatic diols are mentioned.

脂肪族ジオールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコ−ル、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、1,4−ブタンジオール及び1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これらは、単独でも2種以上の混合物として使用してもよい。
この内、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロピレングリコ−ル及び1,4−シクロヘキサンジメタノ−ルが好ましく、その中でも、エチレングリコール及び1,4−ブタンジオ−ル、及びこれらの混合物が好ましく、更には、1,4−ブタンジオ−ルを主成分とするもの、または、1,4−ブタンジオ−ルが特に好ましい。ここでいう主成分とは、該成分が全ジオール単位に対して、通常50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは90モル%以上であることを示す。
Specific examples of the aliphatic diol include, for example, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexamethylene glycol, decamethylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,4- And cyclohexanedimethanol. These may be used alone or as a mixture of two or more.
Among these, ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol are preferable, and among them, ethylene glycol and 1,4-butanediol, and these And a mixture mainly composed of 1,4-butanediol or 1,4-butanediol is particularly preferred. The main component here means that the component is usually at least 50 mol%, preferably at least 60 mol%, more preferably at least 70 mol%, particularly preferably at least 90 mol%, based on all diol units. Show.

また、両末端ヒドロキシポリエーテルを上記の脂肪族ジオールと混合して使用してもよい。両末端ヒドロキシポリエーテルとしては、炭素数は下限値が通常4以上、好ましくは10以上であり、上限値が通常1000以下、好ましくは200以下、更に好ましくは100以下である。
両末端ヒドロキシポリエーテルの具体例としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ1,3−プロパンジオール及びポリ1,6−ヘキサメチレングリコール等が挙げられる。また、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合ポリエーテル等を使用することもできる。これらの両末端ヒドロキシポリエーテルの使用量は、ポリエステル中の含量として、通常90重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは30重量%以下に計算される量である。
Further, both terminal hydroxy polyethers may be used by mixing with the above aliphatic diol. As both-end hydroxy polyether, the lower limit is usually 4 or more, preferably 10 or more, and the upper limit is usually 1000 or less, preferably 200 or less, more preferably 100 or less.
Specific examples of both terminal hydroxy polyethers include diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, poly 1,3-propanediol, and poly 1,6-hexamethylene glycol. . In addition, a copolymerized polyether of polyethylene glycol and polypropylene glycol can be used. The use amount of these both terminal hydroxy polyethers is an amount calculated as a content in the polyester of usually 90% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less.

<その他の共重合成分>
本発明においては、ポリエステルの製造において上記のジオール成分とジカルボン酸成分に加えて、共重合成分を加えてもよい。
共重合成分の具体的な例としては、2官能のオキシカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、架橋構造を形成するために3官能以上の多価アルコール及び3官能以上の多価カルボン酸またはその無水物および3官能以上のオキシカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の多官能化合物が挙げられる。これらの共重合成分を添加するとポリエステル製造時の重合速度を著しく向上する効果が発現する。これらの共重合成分の中では、高重合度のポリエステルが容易に製造できる傾向があるためオキシカルボン酸が好適に使用される。
<Other copolymer components>
In the present invention, a copolymer component may be added to the polyester in addition to the diol component and the dicarboxylic acid component.
Specific examples of the copolymer component include a bifunctional oxycarboxylic acid, an unsaturated dicarboxylic acid, a trifunctional or higher polyhydric alcohol and a trifunctional or higher polyhydric carboxylic acid or an anhydride thereof for forming a crosslinked structure. And at least one polyfunctional compound selected from the group consisting of trifunctional or higher functional oxycarboxylic acids. When these copolymer components are added, the effect of significantly improving the polymerization rate during the production of the polyester is exhibited. Among these copolymer components, oxycarboxylic acids are preferably used because polyesters having a high degree of polymerization tend to be easily produced.

2官能のオキシカルボン酸としては、具体的には、乳酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシカプロン酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−ヒドロキシイソカプロン酸等が挙げられるが、これらはオキシカルボン酸のエステルやラクトン、或いはオキシカルボン酸重合体等の誘導体であっても良い。また、これらオキシカルボン酸は単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。これらに光学異性体が存在する場合には、D体、L体、またはラセミ体のいずれでもよく、形態としては固体、液体、または水溶液であってもよい。これらの中では、入手の容易な乳酸またはグリコール酸が特に好ましい。形態は、30〜95%の水溶液のものが容易に入手することができるので好ましい。この場合、オキシカルボン酸の使用量は、通常、原料モノマーに対して下限が通常、0.02モル%以上、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1.0モル%以上であり、上限が、通常30モル%以下、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。   Specific examples of the bifunctional oxycarboxylic acid include lactic acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxycaproic acid, 2-hydroxy-3,3-dimethylbutyric acid, 2-hydroxy-3-methylbutyric acid, and 2-hydroxyiso Examples thereof include caproic acid, and these may be esters of oxycarboxylic acid, lactones, or derivatives of oxycarboxylic acid polymers. These oxycarboxylic acids can be used alone or as a mixture of two or more. When optical isomers exist in these, any of D-form, L-form, and racemic form may be sufficient, and a form may be a solid, a liquid, or aqueous solution. Of these, readily available lactic acid or glycolic acid is particularly preferable. The form is preferably 30 to 95% because an aqueous solution can be easily obtained. In this case, the amount of oxycarboxylic acid used is usually 0.02 mol% or more, preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, with respect to the raw material monomer. The upper limit is usually 30 mol% or less, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.

不飽和ジカルボン酸としては、イタコン酸、アコニット酸、フマル酸やマレイン酸等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。不飽和ジカルボン酸の使用量は、ゲルの発生原因となるため、ポリエステルを構成する全単量体単位に対して、通常、5モル%以下、好ましくは、0.5モル%以下、より好ましくは0.05モル%以下である。   Examples of the unsaturated dicarboxylic acid include itaconic acid, aconitic acid, fumaric acid, maleic acid and the like, and they can be used alone or as a mixture of two or more. Since the amount of unsaturated dicarboxylic acid used is a cause of gel generation, it is usually 5 mol% or less, preferably 0.5 mol% or less, more preferably based on all monomer units constituting the polyester. 0.05 mol% or less.

3官能以上の多価アルコールとしては、具体的には、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
3官能以上の多価カルボン酸またはその無水物としては、具体的には、プロパントリカルボン酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタテトラカルボン酸無水物等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
Specific examples of the trifunctional or higher polyhydric alcohol include glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like, and they can be used alone or as a mixture of two or more.
Specific examples of the tri- or higher functional polycarboxylic acid or anhydride thereof include propanetricarboxylic acid, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, cyclopentatetracarboxylic anhydride, and the like. It can also be used as a mixture of two or more.

3官能以上のオキシカルボン酸としては、具体的には、リンゴ酸、ヒドロキシグルタル酸、ヒドロキシメチルグルタル酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。特に、入手のし易さから、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸が好ましい。
上記の3官能以上の化合物の使用量は、ゲルの発生原因となるため、ポリエステルを構成する全単量体単位に対して、通常、5モル%以下、好ましくは、0.5モル%以下、より好ましくは0.2モル%以下である。
Specific examples of the tri- or higher functional oxycarboxylic acid include malic acid, hydroxyglutaric acid, hydroxymethylglutaric acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyisophthalic acid, hydroxyterephthalic acid, and the like. It can also be used as a mixture of In particular, malic acid, tartaric acid, and citric acid are preferable because of easy availability.
Since the amount of the trifunctional or higher functional compound is a cause of gel generation, it is usually 5 mol% or less, preferably 0.5 mol% or less, based on all monomer units constituting the polyester. More preferably, it is 0.2 mol% or less.

<ポリエステルの製造方法>
本発明におけるポリエステルの製造方法としては、従来の公知の方法が使用でき、例えば、上記のコハク酸を含む脂肪族ジカルボン酸成分とジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応を行った後、減圧下での重縮合反応を行うといった溶融重合の一般的な方法や、有機溶媒を用いた公知の溶液加熱脱水縮合方法によっても製造することができるが、経済性ならびに製造工程の簡略性の観点から、無溶媒下で行う溶融重合でポリエステルを製造する方法が好ましい。
<Production method of polyester>
As a method for producing the polyester in the present invention, a conventionally known method can be used. For example, after performing an esterification reaction and / or a transesterification reaction between the aliphatic dicarboxylic acid component containing succinic acid and a diol component. It can also be produced by a general method of melt polymerization such as a polycondensation reaction under reduced pressure, or a known solution heating dehydration condensation method using an organic solvent. From the viewpoint, a method of producing a polyester by melt polymerization performed in the absence of a solvent is preferable.

温度、時間、圧力などの条件は、従来公知の範囲を採用できる。
コハク酸を含む脂肪族ジカルボン酸成分とジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応の反応温度は、下限が通常150℃以上、好ましくは180℃以上、上限が通常260℃以下、好ましくは250℃以下である。反応雰囲気は、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下である。反応圧力は、通常、常圧〜10kPaであるが、常圧が好ましい。
Conventionally known ranges can be adopted for conditions such as temperature, time, and pressure.
The reaction temperature of the esterification reaction and / or transesterification reaction of the aliphatic dicarboxylic acid component containing succinic acid and / or the diol component is usually 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, and preferably 260 ° C. or lower, preferably upper limit. It is 250 degrees C or less. The reaction atmosphere is usually an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The reaction pressure is usually normal pressure to 10 kPa, but normal pressure is preferred.

反応時間は、通常1時間以上であり、上限が通常10時間以下、好ましくは、4時間以下である。
その後の重縮合反応は、圧力を、下限が通常0.01×10Pa以上、好ましくは0.01×10Pa以上、上限が通常1.4×10Pa以下、好ましくは0.4×10Pa以下の真空度下として行う。重合製造時の圧力が高すぎると、ポリエステルの重合製造時間が長くなり、それに伴いポリエステルの熱分解による分子量低下や着色が引き起こされ、実用上充分な特性を示すポリエステルを製造が難しくなる傾向がある。一方、超高真空重合設備を用いて製造する手法は重合速度を向上させる観点からは好ましい態様であるが、極めて高額な設備投資が必要なばかりでなく、それでも未だポリエステルの重合製造時間が長くなる傾向があるため、それに伴うポリエステルの熱分解による分子量低下や着色が懸念される。
The reaction time is usually 1 hour or longer, and the upper limit is usually 10 hours or shorter, preferably 4 hours or shorter.
In the subsequent polycondensation reaction, the pressure is usually 0.01 × 10 3 Pa or more at the lower limit, preferably 0.01 × 10 3 Pa or more, and the upper limit is usually 1.4 × 10 3 Pa or less, preferably 0.4. It is performed under a vacuum degree of × 10 3 Pa or less. If the pressure at the time of polymerization production is too high, the polymerization production time of the polyester becomes long, and accordingly, molecular weight reduction and coloration due to thermal decomposition of the polyester are caused, and it tends to be difficult to produce a polyester having practically sufficient characteristics. . On the other hand, the method of producing using an ultra-high vacuum polymerization equipment is a preferred embodiment from the viewpoint of improving the polymerization rate, but it requires not only a very expensive equipment investment, but still requires a long polymerization production time for polyester. Since there is a tendency, there is a concern about molecular weight reduction or coloring due to thermal decomposition of polyester.

反応温度は、下限が通常150℃以上、好ましくは180℃以上であり、上限が通常280℃以下、好ましくは260℃以下の範囲である。この温度が低すぎると、特に本発明においては重合反応速度が極めて遅くなり、高重合度のポリエステル製造に長時間を要するばかりでなく、高動力の撹拌機も必要となる為、経済的に不利である。一方、反応温度が高すぎると、重合速度は向上するが、同時に製造時のポリマーの熱分解が引き起こされ、結果的に高重合度のポリエステルの製造が難しくなる。   The lower limit of the reaction temperature is usually 150 ° C or higher, preferably 180 ° C or higher, and the upper limit is usually 280 ° C or lower, preferably 260 ° C or lower. If this temperature is too low, particularly in the present invention, the polymerization reaction rate becomes extremely slow, and not only does it take a long time to produce a polyester with a high degree of polymerization, but also requires a high-powered stirrer, which is economically disadvantageous. It is. On the other hand, when the reaction temperature is too high, the polymerization rate is improved, but at the same time, thermal decomposition of the polymer during production is caused, and as a result, it becomes difficult to produce polyester having a high degree of polymerization.

反応時間は、下限が通常2時間以上であり、上限が通常15時間以下、好ましくは8時間以下、より好ましくは6時間以下である。反応時間が短すぎると反応が不充分で低重合度のポリエステルが得られ、引張り破断伸び率が低く、また、そのカルボキシル基末端量が多いこともあり、引張り破断伸び率の劣化も著しくなる場合が多い。一方、反応時間が長すぎると、ポリエステルの熱分解による分子量低下が顕著となり、引張り破断伸び率が低下するばかりでなく、ポリマーの耐久性に影響を与えるカルボキシル基末端量が熱分解により増加する場合がある。   The lower limit of the reaction time is usually 2 hours or longer, and the upper limit is usually 15 hours or shorter, preferably 8 hours or shorter, more preferably 6 hours or shorter. When the reaction time is too short, a polyester with a low degree of polymerization is obtained, the tensile elongation at break is low, the terminal amount of the carboxyl group is large, and the tensile elongation at break is significantly deteriorated. There are many. On the other hand, if the reaction time is too long, the molecular weight drop due to thermal decomposition of the polyester becomes significant, and not only the tensile elongation at break is reduced, but also the amount of carboxyl group terminals that affect the durability of the polymer increases due to thermal decomposition. There is.

本発明において、目的とする重合度のポリエステルを得るためのジオール成分と脂肪族ジカルボン酸成分とのモル比は、その目的や原料の種類により好ましい範囲は異なるが、酸成分1モルに対するジオール成分の量が、下限が通常0.8モル以上、好ましくは、0.9モル以上であり、上限が通常3.0モル以下、好ましくは2.7モル以下、特に好ましくは2.5モル以下である。   In the present invention, the molar ratio of the diol component to the aliphatic dicarboxylic acid component for obtaining the polyester having the desired degree of polymerization differs in the preferred range depending on the purpose and the type of raw material, but the diol component relative to 1 mol of the acid component. The lower limit is usually 0.8 mol or more, preferably 0.9 mol or more, and the upper limit is usually 3.0 mol or less, preferably 2.7 mol or less, particularly preferably 2.5 mol or less. .

また、本発明において重縮合反応は、重合触媒の存在下に行うのが好ましい。重合触媒の添加時期は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、原料仕込み時に添加しておいてもよく、減圧開始時に添加してもよい。
重合触媒としては、一般には、周期表で、水素、炭素を除く第1族〜第14族金属元素を含む化合物が挙げられる。具体的には、チタン、ジルコニウム、錫、アンチモン、セリウム、ゲルマニウム、亜鉛、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群から選ばれた、少なくとも1種以上の金属を含むカルボン酸塩、アルコキシ塩、有機スルホン酸塩又はβ−ジケトナート塩等の有機基を含む化合物、更には前記した金属の酸化物、ハロゲン化物等の無機化合物及びそれらの混合物が挙げられる。これらの触媒成分は、上記の理由からバイオマス資源から誘導されるポリエステル原料中に含まれる場合がある。その場合は、特に原料の精製を行わず、そのまま金属を含む原料として使用してもよい。しかしながら、製造するポリエステルによってはポリエステル原料中に含まれるナトリウムやカリウム等の1族金属元素の含有量が少ない程、高重合度のポリエステルが製造しやすい場合がある。その様な場合には1族金属元素が実質含まれない程度まで精製された原料が好適に使用される。
In the present invention, the polycondensation reaction is preferably performed in the presence of a polymerization catalyst. The addition timing of the polymerization catalyst is not particularly limited as long as it is before the polycondensation reaction, and it may be added when the raw materials are charged, or may be added at the start of pressure reduction.
Examples of the polymerization catalyst include compounds containing a Group 1 to Group 14 metal element excluding hydrogen and carbon in the periodic table. Specifically, at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, tin, antimony, cerium, germanium, zinc, cobalt, manganese, iron, aluminum, magnesium, calcium, strontium, sodium, and potassium. And compounds containing an organic group such as carboxylate, alkoxy salt, organic sulfonate, or β-diketonate salt, and inorganic compounds such as metal oxides and halides described above, and mixtures thereof. These catalyst components may be contained in a polyester raw material derived from biomass resources for the reasons described above. In that case, the raw material may be used as it is as a raw material containing a metal without purification. However, depending on the polyester to be produced, a polyester having a high degree of polymerization may be easier to produce as the content of a group 1 metal element such as sodium or potassium contained in the polyester raw material is smaller. In such a case, the raw material refine | purified to the grade which does not contain a group 1 metal element substantially is used suitably.

これらの中では、チタン、ジルコニウム、ゲルマニウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びカルシウムを含む金属化合物、並びにそれらの混合物が好ましく、その中でも、特に、チタン化合物、ジルコニウム化合物及びゲルマニウム化合物が好ましい。また、触媒は、重合時に溶融或いは溶解した状態であると重合速度が高くなる理由から、重合時に液状であるか、エステル低重合体やポリエステルに溶解する化合物が好ましい。   Among these, metal compounds containing titanium, zirconium, germanium, zinc, aluminum, magnesium and calcium, and mixtures thereof are preferable, and among these, titanium compounds, zirconium compounds and germanium compounds are particularly preferable. In addition, the catalyst is preferably a compound that is liquid at the time of polymerization or that dissolves in an ester low polymer or polyester because the polymerization rate increases when it is melted or dissolved at the time of polymerization.

チタン化合物としては、テトラアルキルチタネートが好ましく、具体的には、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−t−ブチルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラベンジルチタネート及びこれらの混合チタネートが挙げられる。また、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタン(ジイソプロキシド)アセチルアセトネート、チタンビス(アンモニウムラクテイト)ジヒドロキシド、チタンビス(エチルアセトアセテート)ジイソプロポキシド、チタン(トリエタノールアミネート)イソプロポキシド、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、ブチルチタネートダイマー等も好適に用いられる。更には、酸化チタンや、チタンと珪素を含む複合酸化物も好適に用いられる。これらの中では、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート及びテトラ−n−ブチルチタネート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンビス(アンモニウムラクテイト)ジヒドロキシド、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、ブチルチタネートダイマー、酸化チタン、チタニア/シリカ複合酸化物が好ましく、テトラ−n−ブチルチタネート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、ブチルチタネートダイマー、チタニア/シリカ複合酸化物がより好ましく、特に、テトラ−n−ブチルチタネート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタニア/シリカ複合酸化物が好ましい。   The titanium compound is preferably a tetraalkyl titanate, specifically, tetra-n-propyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-t-butyl titanate, tetraphenyl titanate, tetracyclohexyl titanate, tetra Examples include benzyl titanate and mixed titanates thereof. In addition, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium (diisoproxide) acetylacetonate, titanium bis (ammonium lactate) dihydroxide, titanium bis (ethylacetoacetate) diisopropoxide, titanium (triethanolaminate) ) Isopropoxide, polyhydroxytitanium stearate, titanium lactate, titanium triethanolamate, butyl titanate dimer and the like are also preferably used. Furthermore, titanium oxide and composite oxides containing titanium and silicon are also preferably used. Among these, tetra-n-propyl titanate, tetraisopropyl titanate and tetra-n-butyl titanate, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium bis (ammonium lactate) dihydroxide, polyhydroxytitanium stearate Preferred are rate, titanium lactate, butyl titanate dimer, titanium oxide, titania / silica composite oxide, tetra-n-butyl titanate, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, polyhydroxy titanium stearate, titanium lactate , Butyl titanate dimer, and titania / silica composite oxide are more preferable. In particular, tetra-n-butyl titanate, polyhydroxy titanium stearate, titanium (oxy ) Acetylacetonate, titanium tetraacetyl acetonate, titania / silica composite oxide.

ジルコニウム化合物としては、具体的には、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、ジルコニルジアセテイト、シュウ酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニル、シュウ酸ジルコニウムカリウム、ポリヒドロキシジルコニウムステアレート、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−t−ブトキシド、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネートならびにそれらの混合物が例示される。更には、酸化ジルコニウムや、例えばジルコニウムと珪素を含む複合酸化物も好適に使用される。これらの中では、ジルコニルジアセテイト、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、シュウ酸ジルコニウムアンモニウム、シュウ酸ジルコニウムカリウム、ポリヒドロキシジルコニウムステアレート、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−t−ブトキシドが好ましく、ジルコニルジアセテイト、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、シュウ酸ジルコニウムアンモニウム、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドがより好ましく、特にジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレートが着色のない高重合度のポリエステルが容易に得られる理由から好ましい。   Specific examples of the zirconium compound include zirconium tetraacetate, zirconium acetylate hydroxide, zirconium tris (butoxy) stearate, zirconyl diacetate, zirconium oxalate, zirconyl oxalate, potassium potassium oxalate, and polyhydroxyzirconium. Examples include stearate, zirconium ethoxide, zirconium tetra-n-propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide, zirconium tributoxyacetylacetonate and mixtures thereof. Furthermore, zirconium oxide and composite oxides containing, for example, zirconium and silicon are also preferably used. Among these, zirconyl diacetate, zirconium tris (butoxy) stearate, zirconium tetraacetate, zirconium acetate acetate, zirconium ammonium oxalate, zirconium potassium oxalate, polyhydroxyzirconium stearate, zirconium tetra-n- Propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide are preferred, zirconyl diacetate, zirconium tetraacetate, zirconium acetate acetate hydroxide, zirconium tris (butoxy) stearate, sulphur Zirconium ammonium acid, zirconium tetra-n-propoxide, zirconium tetra-n-butoxide are more preferred, Preferred for reasons of zirconium tris (butoxy) stearate is easily obtained polyester having a high degree of polymerization without colored.

ゲルマニウム化合物としては、具体的には、酸化ゲルマニウムや塩化ゲルマニウム等の無機ゲルマニウム化合物、テトラアルコキシゲルマニウムなどの有機ゲルマニウム化合物が挙げられる。価格や入手の容易さなどから、酸化ゲルマニウム、テトラエトキシゲルマ
ニウム及びテトラブトキシゲルマニウムなどが好ましく、特に、酸化ゲルマニウムが好ましい。
Specific examples of the germanium compound include inorganic germanium compounds such as germanium oxide and germanium chloride, and organic germanium compounds such as tetraalkoxygermanium. In view of price and availability, germanium oxide, tetraethoxygermanium, tetrabutoxygermanium, and the like are preferable, and germanium oxide is particularly preferable.

これらの重合触媒として金属化合物を用いる場合の触媒使用量は、生成するポリエステルに対する金属量として、下限値が通常5ppm以上、好ましくは10ppm以上であり、上限値が通常30000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは250ppm以下、特に好ましくは130ppm以下である。使用する触媒量が多すぎると、経済的に不利であるばかりでなくポリマーの熱安定性が低くなるのに対し、逆に少なすぎると重合活性が低くなり、それに伴いポリマー製造中にポリマーの分解が誘発されやすくなる。   The amount of the catalyst used in the case of using a metal compound as these polymerization catalysts, the lower limit is usually 5 ppm or more, preferably 10 ppm or more, and the upper limit is usually 30000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, as the amount of metal relative to the produced polyester. More preferably, it is 250 ppm or less, Especially preferably, it is 130 ppm or less. If too much catalyst is used, it is not only economically disadvantageous but also lowers the thermal stability of the polymer. Conversely, if it is too little, the polymerization activity is lowered, and as a result, the polymer decomposes during polymer production. Is more likely to be triggered.

<ポリエステル及びその用途>
本発明の方法で製造されたポリエステルは、通常、ポリマーの熱安定性に著しく悪影響を与えるカルボン酸末端量が少ない特徴があるため、熱安定性に優れ、成形時の品質の低下が少ない、即ち、溶融成形時に末端基の切断や、主鎖の切断等の副反応が少ないという特徴を有する。従って、本発明において製造される好ましいポリエステルの末端COOH基数は、ポリエステルの重合度にもよるが、通常、100当量/トン(以下、eq/トンと記載することがある)以下、好ましくは60eq/トン以下、より好ましくは40eq/トン以下、特に好ましくは30eq/トン以下である。一方、カルボキシル基末端量が極端に少なくなると、重合速度が極めて遅くなり、高重合度のポリマーが製造できない。そのような理由から、ポリエステルの末端COOH基数の下限は、通常、0.1eq/トン以上、より好ましくは1eq/トンである。
<Polyester and its use>
The polyester produced by the method of the present invention is usually characterized by a small amount of terminal carboxylic acid that significantly adversely affects the thermal stability of the polymer. Therefore, the polyester is excellent in thermal stability and has little deterioration in quality during molding. In the melt molding, there are few side reactions such as cleavage of terminal groups and cleavage of the main chain. Therefore, the number of terminal COOH groups of the preferred polyester produced in the present invention is usually 100 equivalent / ton (hereinafter sometimes referred to as eq / ton) or less, preferably 60 eq / ton, although it depends on the degree of polymerization of the polyester. Or less, more preferably 40 eq / ton or less, and particularly preferably 30 eq / ton or less. On the other hand, when the carboxyl group terminal amount becomes extremely small, the polymerization rate becomes extremely slow, and a polymer having a high degree of polymerization cannot be produced. For such reasons, the lower limit of the number of terminal COOH groups of the polyester is usually 0.1 eq / ton or more, more preferably 1 eq / ton.

本発明で製造されるポリエステルは、通常、着色の少ないポリエステルであることが好ましい。本発明のポリエステルの黄色度(YI値)は、その上限が、通常、50以下、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、特に好ましくは10以下であり、一方、その下限は、特には限定されないが、通常−20以上、好ましくは、−10以上、より好ましくは、―5以上、特に好ましくは−3以上、最も好ましくはー1以上である。高いYI値を示すポリエステルは、フィルムやシート等の使用用途が制限される欠点を有する。一方、低いYI値を示すポリエステルは、より好ましい形態ではあるが、このようなポリマーを製造するには製造プロセスが煩雑で極めて高額の設備投資を要するなど経済的に不利な点がある。本発明において、YI値は、JIS K7105に基づく方法で測定される値である
本発明で製造されるポリエステルの還元粘度(ηsp/C)値は、実用上十分な力学特性が得られる理由から、0.5以上であり、中でも1.6以上が好ましく、更には、2.0以上がより好ましく、特に2.3以上が好ましい。還元粘度(ηsp/C)値の上限は、ポリエステルの重合反応後の抜き出し易さならびに成形のし易さ等の操作性の観点から、通常、6.0以下、好ましくは5.0以下、更に好ましくは4.0以下である。
The polyester produced in the present invention is usually preferably a polyester with little coloring. The upper limit of the yellowness (YI value) of the polyester of the present invention is usually 50 or less, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less, particularly preferably 10 or less, The lower limit is not particularly limited, but is usually −20 or more, preferably −10 or more, more preferably −5 or more, particularly preferably −3 or more, and most preferably −1 or more. Polyesters exhibiting high YI values have the disadvantage that their use applications such as films and sheets are limited. On the other hand, polyesters exhibiting a low YI value are a more preferred form, but there are economical disadvantages in producing such polymers, such as complicated manufacturing processes and very high capital investment. In the present invention, the YI value is a value measured by a method based on JIS K7105. The reduced viscosity (ηsp / C) value of the polyester produced in the present invention is obtained from the reason that practically sufficient mechanical properties are obtained. 0.5 or more, preferably 1.6 or more, more preferably 2.0 or more, and particularly preferably 2.3 or more. The upper limit of the reduced viscosity (ηsp / C) value is usually 6.0 or less, preferably 5.0 or less, from the viewpoint of operability such as ease of pulling out after polyester polymerization and ease of molding. Preferably it is 4.0 or less.

本発明でいう還元粘度は以下の測定条件により測定されたものである。
〔還元粘度(ηsp/C)測定条件〕
粘度管:ウベローデ粘度管
測定温度:30℃
溶媒:フェノール/テトラクロロエタン(1:1重量比)溶液
ポリエステル濃度:0.5g/dl
ポリエステルの特性が損なわれない範囲において、本発明のポリエステルの製造方法の途中で反応系に、又は得られたポリエステルに、各種の添加剤、例えば熱安定剤、酸化防止剤、結晶核剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤及び紫外線吸収剤等を重合時に添加してもよい。
The reduced viscosity as used in the present invention is measured under the following measurement conditions.
[Reduced viscosity (ηsp / C) measurement conditions]
Viscosity tube: Ubbelohde viscosity tube Measurement temperature: 30 ° C
Solvent: Phenol / tetrachloroethane (1: 1 weight ratio) solution Polyester concentration: 0.5 g / dl
To the extent that the properties of the polyester are not impaired, various additives such as a heat stabilizer, an antioxidant, a crystal nucleating agent, a difficulty are added to the reaction system in the course of the production method of the polyester of the present invention or to the obtained polyester. A flame retardant, an antistatic agent, a release agent, an ultraviolet absorber and the like may be added during polymerization.

また、成形時に上に示した各種の添加剤の他に、ガラス繊維、炭素繊維、チタンウィスカー、マイカ、タルク、CaCO、TiO、シリカ等の強化剤及び増量剤を添加して成形することもできる。
本発明の製造方法により得られるポリエステルは、耐熱性、色調に優れ、更に耐加水分解性や生分解性にも優れ、しかも安価に製造できるので、各種のフィルム用途や射出成形品の用途に適している。
In addition to the various additives shown above at the time of molding, a reinforcing agent such as glass fiber, carbon fiber, titanium whisker, mica, talc, CaCO 3 , TiO 2 , silica, and the like are added and molded. You can also.
The polyester obtained by the production method of the present invention is excellent in heat resistance and color tone, in addition, excellent in hydrolysis resistance and biodegradability, and can be produced at low cost, so it is suitable for various film applications and injection molded product applications. ing.

本発明の成形体は、本発明のポリエステルを成形して得ることができる。その成形方法は、通常の方法を採用することができる。得られる成形品を、用途とともに以下に示す。
具体的な用途としては、射出成型品(例えば、生鮮食品のトレーやファーストフードの容器、野外レジャー製品など)、押出成型品(フィルム、シート等、例えば釣り糸、漁網、植生ネット、保水シートなど)、中空成型品(ボトル等)等が挙げられ、更にその他農業用のフィルム、コーティング資材、肥料用コーティング材、ラミネートフィルム、板、延伸シート、モノフィラメント、マルチフィラメント、不織布、フラットヤーン、ステープル、捲縮繊維、筋付きテープ、スプリットヤーン、複合繊維、ブローボトル、発泡体、ショッピングバッグ、ゴミ袋、コンポスト袋、化粧品容器、洗剤容器、漂白剤容器、ロープ、結束材、手術糸、衛生用カバーストック材、保冷箱、クッション材フィルム及び合成紙などに利用可能である。
The molded product of the present invention can be obtained by molding the polyester of the present invention. A normal method can be adopted as the forming method. The obtained molded product is shown below together with its use.
Specific applications include injection molded products (for example, fresh food trays, fast food containers, outdoor leisure products, etc.), extruded products (films, sheets, etc., for example fishing lines, fishing nets, vegetation nets, water retaining sheets, etc.) , Hollow molded products (bottles, etc.), and other agricultural films, coating materials, fertilizer coating materials, laminate films, plates, stretched sheets, monofilaments, multifilaments, non-woven fabrics, flat yarns, staples, crimps Fiber, striped tape, split yarn, composite fiber, blow bottle, foam, shopping bag, garbage bag, compost bag, cosmetic container, detergent container, bleach container, rope, binding material, surgical thread, sanitary cover stock material It can be used for a cold box, a cushion material film, a synthetic paper, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。
本実施例における酸類、糖類ならびに陽イオンの定量分析は、LCを用い、アミノ酸の定量分析は、アミノ酸分析計を用い以下の条件で測定を行った。
<酸類、糖類の分析>
カラム;信和加工(株)製 ULTRON PS−80H 8.0mmI.D.× 30cm
溶離液:水(過塩素酸)(過塩素酸60%水溶液1.8ml/1L−HO)
温度:60℃
<アミノ酸の分析>
装置:日立アミノ酸分析計 L−8900
分析条件:生体アミノ酸分離条件−ニンヒドリン発色法(570nm,440nm)
標準品:PF(和光アミノ酸混合液ANII型0.8ml+B型0.8ml→10ml)
注入量:10μl
定量計算:Proは、440nm、他のアミノ酸は570nmのピークの面積から、一点外部標準法にてアミノ酸含有を算出
<陽イオン>
カラム;GL−IC−C75(4.6mmI.D × 150mm)
溶離液;3.5mmol/L硫酸
カラム温度:40℃
一方、その他の特性値は、次の方法により測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
The quantitative analysis of acids, saccharides and cations in this example was performed using LC, and the quantitative analysis of amino acids was performed using an amino acid analyzer under the following conditions.
<Analysis of acids and sugars>
Column: ULTRON PS-80H 8.0 mmI. D. × 30cm
Eluent: Water (perchloric acid) (60% aqueous solution of perchloric acid 1.8 ml / 1 L-H 2 O)
Temperature: 60 ° C
<Amino acid analysis>
Apparatus: Hitachi Amino Acid Analyzer L-8900
Analysis conditions: biological amino acid separation conditions-ninhydrin coloring method (570 nm, 440 nm)
Standard product: PF (Wako amino acid mixture ANII type 0.8 ml + B type 0.8 ml → 10 ml)
Injection volume: 10 μl
Quantitative calculation: Pro is calculated from the peak area of 440 nm for other amino acids and the amino acid content for other amino acids by a one-point external standard method <Cation>
Column; GL-IC-C75 (4.6 mm ID × 150 mm)
Eluent: 3.5mmol / L sulfuric acid
Column temperature: 40 ° C
On the other hand, other characteristic values were measured by the following methods.

<窒素原子含有量>
試料数10mgを石英ボートへ採取して、全窒素分析計(三菱化学社製TN−10型)を用いて試料を燃焼し、化学発光法により決定した。
<硫黄原子含有量>
試料約0.1gを白金製ボートに採取して石英管管状炉(三菱化学社製AQF−100(濃縮システム))で燃焼し、燃焼ガス中の硫黄分を0.1%−過酸化水素水で吸収させた。その後、吸収液中の硫酸イオンをイオンクロマトグラフ(Dionex社製 ICS
−1000型)を用いて測定した。
<Nitrogen atom content>
A sample number of 10 mg was taken into a quartz boat, the sample was burned using a total nitrogen analyzer (TN-10 model manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and determined by a chemiluminescence method.
<Sulfur atom content>
About 0.1 g of sample was collected in a platinum boat and burned in a quartz tube tubular furnace (AQF-100 (concentration system) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the sulfur content in the combustion gas was 0.1% hydrogen peroxide solution. Absorbed. Then, the sulfate ion in the absorption solution was ion chromatograph (ICS manufactured by Dionex).
-1000 type).

<YI値>
JIS K7105の方法に基づいて測定した。
<ポリエステル還元粘度>
ポリエステルを濃度0.5g/dLとなるようにフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に溶解し、溶液が30℃の恒温槽中で粘度管を落下する時間t(sec)を測定した。また溶媒のみの落下する時間t(sec)を測定し30℃での還元粘度ηsp/C(=(t−t)/t・C)を算出した(Cは溶液の濃度)。
<YI value>
It measured based on the method of JISK7105.
<Polyester reduced viscosity>
The time t (sec) during which the polyester is dissolved in phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) to a concentration of 0.5 g / dL, and the solution drops in the viscosity tube in a 30 ° C. thermostat. Was measured. Further, the time t 0 (sec) during which only the solvent falls was measured, and the reduced viscosity η sp / C (= (t−t 0 ) / t 0 · C) at 30 ° C. was calculated (C is the concentration of the solution).

<ポリエステル末端カルボキシル基量>
得られたポリエステルをベンジルアルコールに溶解し0.1N NaOHにて滴定した値であり、1×10g当たりのカルボキシル基当量である。
参考例
<ピルビン酸カルボキシラーゼ(PC)増強株の作製>
(A)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株ゲノムDNAの抽出
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233は、1975年4月28日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター)(〒305−8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P−3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP−1497の受託番号で寄託されている。
<Polyester terminal carboxyl group amount>
This is a value obtained by dissolving the obtained polyester in benzyl alcohol and titrating with 0.1 N NaOH, and is equivalent to a carboxyl group per 1 × 10 6 g.
Reference Example <Preparation of pyruvate carboxylase (PC) enhanced strain>
(A) Extraction of genomic DNA of Brevibacterium flavum MJ233 strain Brevibacterium flavum MJ233 was established on April 28, 1975 at the Institute of Microbial Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry (currently National Institute of Advanced Industrial Science and Technology). Patent Biological Deposit Center) (deposited as FERM P-3068 at Tsukuba 1-1-1 Higashi 1-chome, Ibaraki, Japan 305-8586 Japan), deposited on May 1, 1981 as an international deposit under the Budapest Treaty It has been transferred and deposited with a deposit number of FERM BP-1497.

A培地[尿素 2g、(NHSO 7g、KHPO 0.5g、KHPO 0.5g、MgSO・7HO 0.5g、FeSO・7HO 6mg、MnSO・4−5HO6mg、ビオチン 200μg、チアミン 100μg、イーストエキストラクト 1g、カザミノ酸 1g、グルコース 20g、蒸留水1Lに溶解]10mLに、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株を対数増殖期後期まで培養し、遠心分離(10000g、5分)により菌体を集めた。得られた菌体を10mg/mLの濃度にリゾチームを含む10mM NaCl/20mMトリス緩衝液(pH8.0)/1mM EDTA・2Na溶液0.15mLに懸濁した。次に、上記懸濁液にプロテナーゼKを、最終濃度が100μg/mLになるように添加し、37℃で1時間保温した。さらにドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度が0.5%になるように添加し、50℃で6時間保温して溶菌した。この溶菌液に、等量のフェノール/クロロフォルム溶液を添加し、室温で10分間ゆるやかに振盪した後、全量を遠心分離(5,000×g、20分間、10〜12℃)し、上清画分を分取し、酢酸ナトリウムを0.3Mとなるように添加した後、2倍量のエタノールを加え混合した。遠心分離(15,000×g、2分)により回収した沈殿物を70%エタノールで洗浄した後、風乾した。得られたDNAに10mMトリス緩衝液(pH7.5)−1mM EDTA・2Na溶液5mLを加え、4℃で一晩静置し、以後のPCRの鋳型DNAに使用した。 A medium [urea 2 g, (NH 4 ) 2 SO 4 7 g, KH 2 PO 4 0.5 g, K 2 HPO 4 0.5 g, MgSO 4 .7H 2 O 0.5 g, FeSO 4 · 7H 2 O 6 mg, MnSO 4. 4-5H 2 O 6 mg, biotin 200 μg, thiamine 100 μg, yeast extract 1 g, casamino acid 1 g, glucose 20 g, dissolved in 1 L of distilled water] In 10 mL, Brevibacterium flavum MJ233 strain is cultured until the late logarithmic growth phase The cells were collected by centrifugation (10000 g, 5 minutes). The obtained cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl / 20 mM Tris buffer solution (pH 8.0) / 1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL. Next, proteinase K was added to the suspension so that the final concentration was 100 μg / mL, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Further, sodium dodecyl sulfate was added to a final concentration of 0.5%, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 6 hours for lysis. To this lysate, add an equal amount of phenol / chloroform solution, shake gently at room temperature for 10 minutes, and then centrifuge (5,000 × g, 20 minutes, 10-12 ° C.) to obtain a supernatant. The fraction was collected and sodium acetate was added to a concentration of 0.3 M, and then twice as much ethanol was added and mixed. The precipitate collected by centrifugation (15,000 × g, 2 minutes) was washed with 70% ethanol and then air-dried. To the obtained DNA, 5 mL of a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) -1 mM EDTA · 2Na solution was added and left overnight at 4 ° C., and used as template DNA for subsequent PCR.

(B)PC遺伝子プロモーター置換用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子のN末端領域のDNA断片の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.BA000036のCgl0689)を基に設計した合成DNA(配列番号1および配列番号2)を用いたPCRによって行った。尚、配列番号1のDNAは5’末端がリン酸化されたものを用いた。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。反応温度条件:
DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で1分らなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は4分とした。増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.9kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行い、これをPC遺伝子N末端断片とした。
(B) Construction of plasmid for replacing PC gene promoter The DNA fragment of the N-terminal region of the pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained using the DNA prepared in (A) above as a template, This was performed by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2) designed based on the reported sequence of the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain (Cg0689 of GenBank Database Accession No. BA00000036). The DNA of SEQ ID NO: 1 used was phosphorylated at the 5 ′ end. Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL. Reaction temperature conditions:
Using DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research), a cycle of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 1 minute was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 4 minutes. Confirmation of the amplified product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 0.9 kb. Recovery of the target DNA fragment from the gel was carried out using QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN), and this was used as the PC gene N-terminal fragment.

一方、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来で構成的に高発現するTZ4プロモーター断片はプラスミドpMJPC1(特開2005−95169)を鋳型とし、配列番号3および配列番号4に記載の合成DNAを用いたPCRにより調製した。尚、配列番号4のDNAは5’末端がリン酸化されたものを用いた。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、 0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒分らなるサイクルを25回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は3分とした。増幅産物の確認は、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.5kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行い、これをTZ4プロモーター断片とした。 On the other hand, a TZ4 promoter fragment that is constitutively highly expressed from Brevibacterium flavum MJ233 strain is a PCR using plasmid pMJPC1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) as a template and the synthetic DNAs described in SEQ ID NOs: 3 and 4 It was prepared by. The DNA of SEQ ID NO: 4 was phosphorylated at the 5 ′ end. Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentrated buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL. Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 25 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 3 minutes. The amplification product was confirmed by separation by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.5 kb was detected. Recovery of the target DNA fragment from the gel was performed using QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN), and this was used as the TZ4 promoter fragment.

上記にて調製したPC遺伝子N末端断片とTZ4プロモーター断片を混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、制限酵素PstIで切断し、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離し、約1.0kbのDNA断片をQIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて回収し、これをTZ4プロモーター::PC遺伝子N末端断片とした。さらにこのDNA断片と大腸菌プラスミドpHSG299(宝酒造製)をPstIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mL カナマシンおよび50μg/mL X−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIで切断することにより、約1.0kbの挿入断片が認められ、これをpMJPC17.1と命名した。   The PC gene N-terminal fragment prepared above and the TZ4 promoter fragment were mixed, and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), cleaved with restriction enzyme PstI, separated by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: FMC BioProducts) gel electrophoresis, and a DNA fragment of about 1.0 kb was isolated from QIAQuick Gel Extraction Kit (Manufactured by QIAGEN) was used as a TZ4 promoter :: PC gene N-terminal fragment. Further, this DNA fragment and E. coli plasmid pHSG299 (Takara Shuzo) were mixed with DNA prepared by cutting with PstI, and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection. Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with the restriction enzyme PstI, whereby an inserted fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pMJPC17.1.

ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の5’上流領域のDNA断片の取得は、実施例1(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号5および配列番号6)を用いたPCRによって行った。反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保
温は5分とした。増幅産物の確認は、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.7kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝酒造製)により5’末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて大腸菌ベクターpUC119(宝酒造製)のSmaI部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mL アンピシリンおよび50μg/mL X−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを、配列番号7および配列番号6で示した合成DNAをプライマーとしたPCR反応に供した。反応液組成:上記プラスミド1ng、Ex−TaqDNAポリメラーゼ(宝酒造社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.2μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で50秒からなるサイクルを20回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。このようにして挿入DNA断片の有無を確認した結果、約0.7kbの増幅産物を認めるプラスミドを選抜し、これをpMJPC5.1と命名した。
The DNA fragment in the 5 ′ upstream region of the pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained using the DNA prepared in Example 1 (A) as a template and the entire genome sequence reported. It was carried out by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6) designed based on the sequence of the gene of Glutamicum ATCC13032 strain (GenBank Database Accession No. BA00000036). Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL. Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes. The amplification product was confirmed by separation by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.7 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Shuzo), and then ligated kit ver. 2 (Takara Shuzo) was used to bind to the SmaI site of E. coli vector pUC119 (Takara Shuzo), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was subjected to a PCR reaction using the synthetic DNAs shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 6 as primers. Composition of reaction solution: 1 ng of the above plasmid, Ex-Taq DNA polymerase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.2 μM each primer, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL. Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 50 seconds was repeated 20 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes. As a result of confirming the presence or absence of the inserted DNA fragment in this way, a plasmid that recognized an amplification product of about 0.7 kb was selected and named pMJPC5.1.

次に、上記pMJPC17.1およびpMJPC5.1をそれぞれ制限酵素XbaIで切断後混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。これを制限酵素SacIおよび制限酵素SphIで切断したDNA断片を0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離し、約1.75kbのDNA断片をQIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて回収した。このPC遺伝子の5’上流領域とN末端領域の間にTZ4プロモーターが挿入されたDNA断片を、sacB遺伝子を含むプラスミドpKMB1(特開2005−95169)をSacIおよびSphIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約1.75kbの挿入断片が認められ、これをpMJPC17.2と命名した(図1)。   Next, the above-mentioned pMJPC17.1 and pMJPC5.1 were cleaved with restriction enzyme XbaI and mixed, and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection. The DNA fragment cleaved with restriction enzyme SacI and restriction enzyme SphI was separated by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis, and a DNA fragment of about 1.75 kb was prepared by QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN Gel Extraction Kit). ). A DNA fragment in which the TZ4 promoter is inserted between the 5 ′ upstream region and the N-terminal region of the PC gene, and a DNA prepared by cleaving the plasmid pKMB1 (JP 2005-95169) containing the sacB gene with SacI and SphI Mixed and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection. Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, an insert fragment of about 1.75 kb was observed, which was named pMJPC17.2 (FIG. 1).

(C)PC増強株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH(ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株:特開2005−95169)の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pMJPC17.2のプラスミドDNAを用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から再調製した。ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株の形質転換は電気パルス法(Res.Microbiol.、Vol.144, p.181−185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 25μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。この培地上に生育した株は、pMJPC17.2がブレビバクテリウム・フラバムMJ233株菌体内で複製不可能なプラスミドであるため、該プラスミドのPC遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ233株ゲノム上の同遺伝子との間で相同組み換えを起こした結果、ゲノム上に該プラスミドに由来するカナマイシン耐性遺伝子およびsacB遺伝子が挿入されているはずである。次に、上記相同組み換え株をカナマイシン25μg/mLを含むLBG培地にて液体培養した。この培養液の菌体数約100万相当分を10%ショ糖含有LBG培地に塗抹にした。結果、2回目の相同組み換えによりsacB遺伝子が脱落しショ糖非感受性となったと考えられる株を数十個得た。この様にして得られた株の中には、そのPC遺伝子の上流にpMJPC17.2に由来するTZ4プロモーターが挿入されたものと野生型に戻ったものが含まれる。PC遺伝子がプロモーター置換型であるか野生型であるかの確認は、LBG培地にて液体培養して得られた菌体を直接PCR反応に供し、PC遺伝子の検出を行うことによって容易に確認できる。TZ4プロモーターおよびPC遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号8および配列番号9)を用いて分析すると、プロモーター置換型では678bpのDNA断片を認めるはずである。上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、TZ4プロモーターが挿入された株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−4/ΔLDHと命名した。
(C) Preparation of PC-enhanced strain Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH (lactate dehydrogenase gene-disrupted strain: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95169) was obtained by the calcium chloride method using plasmid DNA of pMJPC17.2. (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) was re-prepared from E. coli JM110 strain transformed. Transformation of Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain was performed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p.181-185, 1993), and the obtained transformant contained 25 μg / mL of kanamycin. LBG agar medium [tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g, glucose 20 g, and agar 15 g dissolved in 1 L of distilled water] was smeared. The strain grown on this medium is a plasmid in which pMJPC17.2 is a plasmid that cannot be replicated in Brevibacterium flavum MJ233 strain, so the PC gene of the plasmid and the same gene on the genome of Brevibacterium flavum MJ233 strain As a result of homologous recombination with the kanamycin, the kanamycin resistance gene and sacB gene derived from the plasmid should be inserted on the genome. Next, the homologous recombination strain was subjected to liquid culture in an LBG medium containing 25 μg / mL kanamycin. A portion equivalent to about 1 million cells of this culture was smeared on a 10% sucrose-containing LBG medium. As a result, sacB gene was removed by the second homologous recombination and sucrose-insensitive sucrose strains were obtained. Among the strains thus obtained, those in which the TZ4 promoter derived from pMJPC17.2 is inserted upstream of the PC gene and those that have returned to the wild type are included. Confirmation of whether the PC gene is promoter-substituted type or wild type can be easily confirmed by subjecting the cells obtained by liquid culture in LBG medium to direct PCR reaction and detecting the PC gene. . When analyzed using primers (SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9) for PCR amplification of the TZ4 promoter and PC gene, a 678 bp DNA fragment should be observed in the promoter-substituted form. As a result of analyzing the sucrose-insensitive strain by the above method, a strain into which the TZ4 promoter was inserted was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / PC-4 / ΔLDH.

(D)ピルベートカルボキシラーゼ酵素活性の測定
上記(C)で得られた形質転換株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−4/ΔLDH株をグルコース2%、カナマイシン25mg/Lを含むA培地100mLで終夜培養を行った。得られた菌体を集菌後、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)50mLで洗浄し、同組成の緩衝液20mLに再度懸濁させた。懸濁液をSONIFIER 350(BRANSON製)で破砕し、遠心分離した上清を無細胞抽出液とした。得られた無細胞抽出液を用いピルベートカルボキシラーゼ活性を測定した。酵素活性の測定は100mM Tris/HCl緩衝液(pH7.5)、 0.1mg/10mlビオチン、5mM 塩化マグネシウム、50mM 炭酸水素ナトリウム、5mM ピルビン酸ナトリウム 、5mM アデノシン3リン酸ナトリウム、0.32 mM NADH、20units/1.5mlリンゴ酸デヒドロゲナーゼ(WAKO製、酵母由来)及び酵素を含む反応液中で25℃で反応させることにより行った。1Uは1分間に1μmolのNADHの減少を触媒する酵素量とした。ピルベートカルボキシラーゼの発現を強化した無細胞抽出液における比活性は 0.1U/mg蛋白質であった。尚、親株であるMJ233/△LDH株を同様に培養した菌体では、本活性測定方法検出限界以下であった。
(D) Measurement of pyruvate carboxylase enzyme activity The transformant Brevibacterium flavum MJ233 / PC-4 / ΔLDH strain obtained in (C) above was overnight in 100 mL of A medium containing 2% glucose and 25 mg / L kanamycin. Culture was performed. The obtained cells were collected, washed with 50 mL of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), and resuspended in 20 mL of the same composition. The suspension was crushed with SONIFIER 350 (manufactured by BRANSON), and the centrifuged supernatant was used as a cell-free extract. The pyruvate carboxylase activity was measured using the obtained cell-free extract. The enzyme activity was measured using 100 mM Tris / HCl buffer (pH 7.5), 0.1 mg / 10 ml biotin, 5 mM magnesium chloride, 50 mM sodium bicarbonate, 5 mM sodium pyruvate, 5 mM adenosine triphosphate, 0.32 mM NADH. The reaction was carried out at 25 ° C. in a reaction solution containing 20 units / 1.5 ml malate dehydrogenase (manufactured by WAKO, derived from yeast) and the enzyme. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol NADH per minute. The specific activity in the cell-free extract with enhanced pyruvate carboxylase expression was 0.1 U / mg protein. In addition, in the cells cultured in the same manner as the parent strain MJ233 / ΔLDH strain, it was below the detection limit of this activity measurement method.

以下、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−4/ΔLDH株を有機酸生産菌として菌体調製用培養、および有機酸生産反応に用いた。
[コハク酸塩含有培養液の調製]
<種培養>
尿素:4g、硫酸アンモニウム:14g、リン酸1カリウム:0.5g、リン酸2カリウム0.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:20mg、硫酸マンガン・水和物:20mg、D−ビオチン:200μg、塩酸チアミン:200μg、酵母エキス:5g、カザミノ酸:5g、及び蒸留水:1000mLの培地100mLを500mLの三角フラスコにいれ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やし、あらかじめ滅菌した50%グルコース水溶液を4mLを添加し、上記で構築したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−4/ΔLDHを接種して24時間30℃にて種培養した。
Hereinafter, the Brevibacterium flavum MJ233 / PC-4 / ΔLDH strain was used as an organic acid-producing bacterium for microbial cell preparation culture and organic acid production reaction.
[Preparation of succinate-containing culture medium]
<Seed culture>
Urea: 4 g, ammonium sulfate: 14 g, monopotassium phosphate: 0.5 g, dipotassium phosphate 0.5 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 20 mg, sulfuric acid Manganese hydrate: 20 mg, D-biotin: 200 μg, thiamine hydrochloride: 200 μg, yeast extract: 5 g, casamino acid: 5 g, and distilled water: 100 mL of a medium of 1000 mL are placed in a 500 mL Erlenmeyer flask at 120 ° C. for 20 minutes. Heat sterilized. This was cooled to room temperature, 4 mL of a 50% aqueous glucose solution sterilized in advance was added, and Brevibacterium flavum MJ233 / PC-4 / ΔLDH constructed above was inoculated and seed-cultured at 30 ° C. for 24 hours.

<本培養>
硫酸アンモニウム:1.0g、リン酸1カリウム:1.5g、リン酸2カリウム1.5g、塩化カリウム:1.67g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:40mg、硫酸マンガン・水和物:40mg、D−ビオチン:1.0mg、塩酸チアミン:1.0mg、酵母エキス10g、消泡剤(CE457:日本油脂製):1.0g及び蒸留水:1000mLの培地400mLを1Lの発酵糟に入れ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やした後、あらかじめ滅菌した72%グルコース水溶液:20mLを添加し、これに前述の種培養液を20mL加えて、30℃に保温した。pHは9.3%アンモニア水を用いて7.0以下にならないように保ち、通気は毎分300mL、攪拌は毎分600回転で24時間本培養を行った。溶存酸素濃度は培養開始直後から徐々に低下し、培養開始後4時間でほぼ0となった。その後、培養開始後15時間で溶存酸素濃度が上昇したため、あらかじめ滅菌した72%グルコース水溶液を380μL添加したところ、再び急速に低下し、ほぼ0となった。約13分後同様に溶存酸素濃度の上昇が観察されため、あらかじめ滅菌した72%グルコース水溶液を380μL添加し再び低下させた。以後、約13分毎に同様の上昇が見られたが、その都度同様の方法で低下させた。培養24時間後のOD660は87.3であった。
<Main culture>
Ammonium sulfate: 1.0 g, monopotassium phosphate: 1.5 g, dipotassium phosphate 1.5 g, potassium chloride: 1.67 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.5 g, ferrous sulfate, heptahydrate Product: 40 mg, manganese sulfate / hydrate: 40 mg, D-biotin: 1.0 mg, thiamine hydrochloride: 1.0 mg, yeast extract 10 g, antifoaming agent (CE457: manufactured by NOF Corporation): 1.0 g and distilled water: 400 mL of 1000 mL of medium was placed in a 1 L fermentor and sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes. After cooling to room temperature, 20 mL of 72% aqueous glucose solution sterilized in advance was added, and 20 mL of the above seed culture solution was added thereto, and the mixture was kept at 30 ° C. The pH was kept at 7.0% or less using 9.3% aqueous ammonia, main culture was performed at aeration of 300 mL / min, and stirring at 600 rpm for 24 hours. The dissolved oxygen concentration gradually decreased immediately after the start of the culture, and became almost zero 4 hours after the start of the culture. Thereafter, since the dissolved oxygen concentration increased 15 hours after the start of culture, when 380 μL of 72% glucose aqueous solution sterilized in advance was added, it rapidly decreased again and became almost zero. Since an increase in dissolved oxygen concentration was observed after about 13 minutes, 380 μL of a 72% aqueous glucose solution sterilized in advance was added and lowered again. Thereafter, a similar increase was observed about every 13 minutes, but it was reduced by the same method each time. The OD660 after 24 hours of culture was 87.3.

<有機酸生産培養>
リン酸1アンモニウム:84.4mg、リン酸2アンモニウム:75.8mg、塩化カリウム149.1mg、硫酸マグネシウム・7水和物:0.2g、硫酸第一鉄・7水和物:8mg、硫酸マンガン・水和物:8mg、D−ビオチン:80μg、塩酸チアミン:80μg及び蒸留水:200mLの培地を500mLの三角フラスコに入れ、120℃、20分加熱滅菌した。室温まで冷やした後、1Lのジャーファーメンターに入れた。この懸濁液200mLに上記の本培養により得られた培養液90mL、あらかじめ滅菌した72%グルコース溶液:40mL、滅菌水:125mLを添加して混合し、35℃に保温した。pHは炭酸アンモニウム:154g、28%アンモニア水:239ml、蒸留水:650mLの水溶液を用いて7.6に保ち、毎分200回転で攪拌しながら有機酸生産反応を行った。反応開始後21時間における生産コハク酸濃度は34.8g/Lであり、少量のフマル酸が含有されていた。
<Organic acid production culture>
Monoammonium phosphate: 84.4 mg, diammonium phosphate: 75.8 mg, potassium chloride 149.1 mg, magnesium sulfate heptahydrate: 0.2 g, ferrous sulfate heptahydrate: 8 mg, manganese sulfate Hydrate: 8 mg, D-biotin: 80 μg, thiamine hydrochloride: 80 μg and distilled water: 200 mL of medium was placed in a 500 mL Erlenmeyer flask and sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes. After cooling to room temperature, it was placed in a 1 L jar fermenter. To 200 mL of this suspension, 90 mL of the culture solution obtained by the above main culture, 72% glucose solution sterilized in advance: 40 mL, and sterilized water: 125 mL were added and mixed, and kept at 35 ° C. The pH was maintained at 7.6 using an aqueous solution of ammonium carbonate: 154 g, 28% aqueous ammonia: 239 ml, distilled water: 650 mL, and an organic acid production reaction was performed while stirring at 200 rpm. The production succinic acid concentration at 21 hours after the start of the reaction was 34.8 g / L, and a small amount of fumaric acid was contained.

このようにして調整したコハク酸発酵液を遠心分離(10,000×G、10分)処理して得られた上澄み液を以下の実施例、比較例に供した。
実施例1
参考例に準じて調製した培養液を減圧加温下で濃縮を行った。濃縮された培養液を攪拌しながら、47%硫酸を培養液に滴下して溶液のpHを2とした。硫酸を添加した培養液に有機溶媒として培養液と等容量のメチルエチルケトン(MEK)を添加し、25℃で、約30分攪拌した。得られた液を静置後、有機層と水層とに分け、分液された水層に水層の体積の半分の容量のMEKを加え、25℃で、30分攪拌した。同様に液を静置後、有機層と水層とに分けた。同様の操作を更に3回繰り返し、全有機層をあわせた。有機層を液体クロマトグラフィー(LC)で分析した結果、有機層には、使用ブロス中に含有していた97.9%量のコハク酸が抽出された(図2)。
The supernatant obtained by subjecting the succinic acid fermentation broth prepared as described above to centrifugation (10,000 × G, 10 minutes) was subjected to the following Examples and Comparative Examples.
Example 1
The culture solution prepared according to the reference example was concentrated under reduced pressure heating. While stirring the concentrated culture solution, 47% sulfuric acid was added dropwise to the culture solution to adjust the pH of the solution to 2. A volume of methyl ethyl ketone (MEK) equal to that of the culture broth was added as an organic solvent to the culture broth added with sulfuric acid, and the mixture was stirred at 25 ° C. for about 30 minutes. The liquid obtained was allowed to stand, then divided into an organic layer and an aqueous layer, MEK having a volume half the volume of the aqueous layer was added to the separated aqueous layer, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes. Similarly, the liquid was allowed to stand, and then divided into an organic layer and an aqueous layer. The same operation was repeated three more times, and all the organic layers were combined. As a result of analyzing the organic layer by liquid chromatography (LC), 97.9% amount of succinic acid contained in the broth used was extracted from the organic layer (FIG. 2).

次に得られたMEK抽出液から70℃にて400mmHgから100mmHgへ減圧度を調整しながらMEKを留去して、MEK抽出有機層を濃縮した。その後、得られた溶液を70℃から40℃まで30分かけて降温し、その後、40℃で、1時間攪拌した。析出した結晶を濾過後、冷水でリンスして、粗結晶を得た。一方、濾液は、さらに40℃から10℃まで 30分かけて降温し、10℃で、1時間攪拌した。析出した結晶を濾過後、冷水でリンスして、粗結晶を得た。この工程では、MEK有機層に抽出されたコハク酸の98%量のコハク酸が回収された。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。   Next, MEK was distilled off from the obtained MEK extract at 70 ° C. while adjusting the degree of vacuum from 400 mmHg to 100 mmHg, and the MEK extracted organic layer was concentrated. Thereafter, the obtained solution was cooled from 70 ° C. to 40 ° C. over 30 minutes, and then stirred at 40 ° C. for 1 hour. The precipitated crystals were filtered and rinsed with cold water to obtain crude crystals. On the other hand, the filtrate was further cooled from 40 ° C. to 10 ° C. over 30 minutes and stirred at 10 ° C. for 1 hour. The precipitated crystals were filtered and rinsed with cold water to obtain crude crystals. In this step, 98% of the succinic acid extracted in the MEK organic layer was recovered. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.

次に、SUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブを用いて、上記のようにして得られた150gの粗コハク酸中に含まれる微量のフマル酸の水添反応を282gの蒸留水中で、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して1wt%)存在下、水素圧が0.2MPa、反応温度が100℃、反応時間が2時間の条件下で実施した。その結果、粗コハク酸中に含有されていた微量のフマル酸(コハク酸に対
して0.3重量%含有)はすべてコハク酸へ誘導された。反応終了後のコハク酸溶液に蒸留水を加えて19wt%のコハク酸水溶液とした後に、触媒を濾別した。水素処理液には臭気は殆ど無かった。
Next, the hydrogenation reaction of a small amount of fumaric acid contained in 150 g of crude succinic acid obtained as described above was carried out using SUS316 500 ml induction stirring autoclave in 5% Pd / C in 282 g of distilled water. (Wako catalog 326-81672, catalyst amount: 1 wt% with respect to succinic acid), hydrogen pressure was 0.2 MPa, reaction temperature was 100 ° C., and reaction time was 2 hours. As a result, all trace amounts of fumaric acid contained in the crude succinic acid (containing 0.3% by weight based on succinic acid) were all derived into succinic acid. Distilled water was added to the succinic acid solution after completion of the reaction to form a 19 wt% aqueous succinic acid solution, and then the catalyst was filtered off. The hydrogen treatment liquid had almost no odor.

更にその溶液に活性炭(使用活性炭量:コハク酸に対して10wt%、ホクエツCL−K(5wt%濃度のコハク酸水溶液を用いて65℃、1時間予め洗浄した活性炭))を添加した。コハク酸水溶液の活性炭処理は、65℃で1時間撹拌する条件下で実施した。活性炭を濾別後、得られたコハク酸水溶液に、新たにコハク酸に対して10wt%量の活性炭を添加して同様の処理を行った。この活性炭処理は合計5回実施した。5回の活性炭処理で、280nmの吸光度は0.861から0.220へ、260nmの吸光度は、1.258から0.298へ低下した。   Furthermore, activated carbon (the amount of activated carbon used: 10 wt% with respect to succinic acid, Hokuetsu CL-K (activated carbon previously washed with a 5 wt% aqueous solution of succinic acid at 65 ° C) for 1 hour) was added to the solution. The activated carbon treatment of the succinic acid aqueous solution was performed under a condition of stirring at 65 ° C. for 1 hour. After the activated carbon was separated by filtration, the same treatment was performed by newly adding 10 wt% of activated carbon to the obtained succinic acid aqueous solution with respect to succinic acid. This activated carbon treatment was carried out five times in total. The absorbance at 280 nm decreased from 0.861 to 0.220 and the absorbance at 260 nm decreased from 1.258 to 0.298 after 5 times of activated carbon treatment.

この活性炭で処理したコハク酸水溶液を50g/Lの濃度に蒸留水で希釈し、イオン交換処理(陽イオン交換樹脂(ダイヤイオンSKT20L(三菱化学株式会社製):H型)により微量含まれたカチオンを除去した。
イオン交換処理されたコハク酸水溶液を濃縮してコハク酸濃度を24wt%とし、水晶析を実施した。水晶析の条件は、スリーワンモーターを用いて300rpmでの攪拌下、90分間で70℃から10℃まで冷却し、10℃で、1時間保持する条件で実施した。析出したコハク酸を濾過により回収し、冷水で結晶を洗浄後、70℃、7時間真空乾燥を行い、白色の無臭のコハク酸を得た(YI=2)。得られたコハク酸中には、Na、K、Mg、Ca、NHイオンの濃度はいずれも1ppm未満、硫黄原子含有量は1ppm未満、窒素原子含有量は8ppmであった。また、得られたコハク酸の3.0wt%濃度のコハク酸水溶液を調製し、日立分光光度計日立UV−3500を用いて測定したスペクトルの250−300nmの平均吸光度は、0.008であった(図3)。
The aqueous solution of succinic acid treated with activated carbon is diluted with distilled water to a concentration of 50 g / L, and a cation is contained in a trace amount by ion exchange treatment (cation exchange resin (Diaion SKT20L (Mitsubishi Chemical Corporation): H type)). Was removed.
The ion exchange treated succinic acid aqueous solution was concentrated to a succinic acid concentration of 24 wt% and crystallized. Crystallization was performed under the condition of cooling from 70 ° C. to 10 ° C. in 90 minutes and holding at 10 ° C. for 1 hour under stirring at 300 rpm using a three-one motor. The precipitated succinic acid was collected by filtration, and the crystals were washed with cold water, followed by vacuum drying at 70 ° C. for 7 hours to obtain white odorless succinic acid (YI = 2). In the obtained succinic acid, the concentrations of Na, K, Mg, Ca, and NH 4 ions were all less than 1 ppm, the sulfur atom content was less than 1 ppm, and the nitrogen atom content was 8 ppm. In addition, a 3.0 wt% succinic acid aqueous solution of the obtained succinic acid was prepared, and the average absorbance at 250-300 nm of the spectrum measured using Hitachi spectrophotometer Hitachi UV-3500 was 0.008. (Figure 3).

[ポリエステル製造例1]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、実施例1で製造したコハク酸100重量部、三菱化学社製工業グレードの1,4―ブタンジオール88.5重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を仕込み、窒素―減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Polyester Production Example 1]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer and a vacuum outlet, 100 parts by weight of succinic acid produced in Example 1, industrial grade 1,4-butanediol 88 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation .5 parts by weight, 0.37 parts by weight of malic acid and 5.4 parts by weight of 88% lactic acid aqueous solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was dissolved in advance as a catalyst were charged, and the system was purged with nitrogen under reduced pressure. I made it.

次に、系内を撹拌しながら220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で2.8時間反応を行い、重合を終了し、白色のポリエステル(黄色度YIは6)を得た。
得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.3であった。ポリエステルの末端カルボキシル基量は24当量/トンあった。得られたポリエステルはクロロホルムに室温で均一に溶解した。そのクロロホルム溶液からクロロホルムを留去すると均一なフィルムが作成された。
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1.5 hours, and the reaction was performed at the same reduced pressure for 2.8 hours to complete the polymerization. As a result, white polyester (yellowness YI is 6) was obtained.
The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.3. The terminal carboxyl group amount of the polyester was 24 equivalents / ton. The obtained polyester was uniformly dissolved in chloroform at room temperature. When chloroform was distilled off from the chloroform solution, a uniform film was formed.

実施例2
実施例1と同様に、参考例に準じて調製した培養液を減圧加温下で濃縮を行った。濃縮された培養液を攪拌しながら、47%硫酸を培養液に滴下して培養液のpHを2とした。硫酸を添加した培養液に有機溶媒として培養液と等容量のメチルエチルケトン(MEK)を添加し、25℃で、約30分攪拌した。得られた液を静置後、有機層と水層とに分け、分液された水層に水層の体積の等容量のMEKを加え、25℃で、30分攪拌した。同様に液を静置後、有機層と水層とに分けた。同様の操作を更に1回繰り返し、全有機層をあわせた。有機層を液体クロマトグラフィー(LC)で分析した結果、有機層には、使用ブロス中に含有していた97.9%量のコハク酸が抽出された。
Example 2
In the same manner as in Example 1, the culture solution prepared according to the reference example was concentrated under reduced pressure and heating. While stirring the concentrated culture solution, 47% sulfuric acid was added dropwise to the culture solution to adjust the pH of the culture solution to 2. A volume of methyl ethyl ketone (MEK) equal to that of the culture broth was added as an organic solvent to the culture broth added with sulfuric acid, and the mixture was stirred at 25 ° C. for about 30 minutes. The obtained liquid was allowed to stand, then divided into an organic layer and an aqueous layer, MEK having an equal volume of the aqueous layer was added to the separated aqueous layer, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes. Similarly, the liquid was allowed to stand, and then divided into an organic layer and an aqueous layer. The same operation was repeated once more, and all the organic layers were combined. As a result of analyzing the organic layer by liquid chromatography (LC), 97.9% amount of succinic acid contained in the broth used was extracted from the organic layer.

次に有機層を90℃に加温しながら50mmHg程度の減圧下でMEKを留去して濃縮後、氷水で冷やし、2時間静置した。析出した結晶を濾過後、冷水でリンスして、粗結晶を得た。この工程では、MEK有機層に抽出されたコハク酸の96%量のコハク酸が回収された。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。
次に、SUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブを用いて、上記のようにして得られた150gの粗コハク酸中に含まれる微量のフマル酸の水添反応を282gの蒸留水中で、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して1wt%)存在下、水素圧が0.2MPa、反応温度が100℃、反応時間が2時間の条件下で実施した。その結果、粗コハク酸中に含有されていた微量のフマル酸(コハク酸に対して0.3重量%含有)はすべてコハク酸へ誘導された。反応終了後のコハク酸溶液に蒸留水を加えて19wt%のコハク酸水溶液とした後に触媒を濾別した。水素処理液には臭気は殆ど無かった。
Next, MEK was distilled off under reduced pressure of about 50 mmHg while the organic layer was heated to 90 ° C., concentrated, cooled with ice water, and allowed to stand for 2 hours. The precipitated crystals were filtered and rinsed with cold water to obtain crude crystals. In this step, 96% of the succinic acid extracted in the MEK organic layer was recovered. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.
Next, the hydrogenation reaction of a small amount of fumaric acid contained in 150 g of crude succinic acid obtained as described above was carried out using SUS316 500 ml induction stirring autoclave in 5% Pd / C in 282 g of distilled water. (Wako catalog 326-81672, catalyst amount: 1 wt% with respect to succinic acid), hydrogen pressure was 0.2 MPa, reaction temperature was 100 ° C., and reaction time was 2 hours. As a result, all trace amounts of fumaric acid contained in the crude succinic acid (containing 0.3% by weight based on succinic acid) were all derived into succinic acid. Distilled water was added to the succinic acid solution after completion of the reaction to make a 19 wt% aqueous succinic acid solution, and then the catalyst was filtered off. The hydrogen treatment liquid had almost no odor.

更に、水晶析を2回行った。水晶析の条件は、スリーワンモーターを用いて300rpmでの攪拌下、120分間で60℃から0℃まで冷却し、0℃で、1時間保持する条件で実施した。析出したコハク酸を濾過により回収し、冷水で結晶を洗浄した。更に、この結晶を蒸留水に再溶解させて20wt%コハク酸濃度のコハク酸水溶液を調製し、60℃から0℃までの同様の晶析操作を実施した。得られた結晶を濾過により回収後、70℃、12時間真空乾燥を行い白色の無臭のコハク酸を得た(YI=2)。得られたコハク酸中の、Mg、Ca、NHイオンの濃度はいずれも1ppm未満、硫黄原子含有量は1ppm未満、Na、Kイオンの濃度はそれぞれ4ppm、2ppm、窒素原子含有量は9ppmであった。また、得られたコハク酸の3.0wt%濃度のコハク酸水溶液を調製し、日立分光光度計日立UV−3500を用いて測定したスペクトルの250−300nmの平均吸光度は、0.055であった(図4)。 Furthermore, crystallizing was performed twice. Crystallization was performed under the condition of cooling from 60 ° C. to 0 ° C. over 120 minutes and holding at 0 ° C. for 1 hour under stirring at 300 rpm using a three-one motor. The precipitated succinic acid was collected by filtration, and the crystals were washed with cold water. Further, this crystal was redissolved in distilled water to prepare a succinic acid aqueous solution having a concentration of 20 wt% succinic acid, and the same crystallization operation from 60 ° C. to 0 ° C. was performed. The obtained crystals were collected by filtration and then vacuum dried at 70 ° C. for 12 hours to obtain white odorless succinic acid (YI = 2). In the obtained succinic acid, the concentrations of Mg, Ca and NH 4 ions are all less than 1 ppm, the sulfur atom content is less than 1 ppm, the concentrations of Na and K ions are 4 ppm and 2 ppm, respectively, and the nitrogen atom content is 9 ppm. there were. In addition, a 3.0 wt% succinic acid aqueous solution of the obtained succinic acid was prepared, and the average absorbance at 250-300 nm of the spectrum measured using Hitachi spectrophotometer Hitachi UV-3500 was 0.055. (FIG. 4).

[ポリエステル製造実施例2]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、実施例2で製造したコハク酸100重量部、三菱化学社製工業グレードの1,4―ブタンジオール88.5重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を仕込み、窒素―減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Polyester Production Example 2]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and a vacuum outlet, 100 parts by weight of succinic acid produced in Example 2, industrial grade 1,4-butanediol 88 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation .5 parts by weight, 0.37 parts by weight of malic acid and 5.4 parts by weight of 88% lactic acid aqueous solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was dissolved in advance as a catalyst were charged, and the system was purged with nitrogen under reduced pressure. I made it.

次に、系内を撹拌しながら220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で3時間反応を行い重合を終了し、淡黄色のポリエステル(黄色度YIは23)を得た。
得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.4であった。ポリエステルの末端カルボキシル基量は25当量/トンあった。尚、得られたポリエステルはクロロホルムに室温で均一に溶解した。そのクロロホルム溶液からクロロホルムを留去すると均一なフィルムが作成された。
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1.5 hours, and the reaction was carried out at the same reduced pressure for 3 hours to complete the polymerization. Yellow polyester (yellowness YI is 23) was obtained.
The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.4. The amount of terminal carboxyl groups of the polyester was 25 equivalents / ton. The obtained polyester was uniformly dissolved in chloroform at room temperature. When chloroform was distilled off from the chloroform solution, a uniform film was formed.

実施例3
参考例に準じて調製した培養液を実施例1と同様に濃硫酸にてプロトン化し、さらに抽出、晶析を行い、粗コハク酸を回収した。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。
次に、SUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブを用いて、上記のようにして得られた強い臭気を示す100gの粗コハク酸の水素処理を222gの脱塩水中で、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して1wt%)存在下、水素圧が0.2MPa、反応温度が100℃、反応時間が2時間の条件下で実施した。水素処理液には臭気は殆ど無かった。処理液は70℃の熱濾過で触媒を分離した。該熱濾液は攪拌下約90分で20℃まで冷却し、さらに20℃で1時間保持することで結晶を析出させ、ヌッチェで固液分離して含水コハク酸の結晶を得た。得られたコハク酸結晶は白色を呈しており、コハク酸結晶からは特有の臭気は感じられなかった。
Example 3
The culture solution prepared according to the reference example was protonated with concentrated sulfuric acid in the same manner as in Example 1, and further extracted and crystallized to recover crude succinic acid. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.
Next, using a SUS316 500 ml induction stirring autoclave, 100 g of crude succinic acid having a strong odor obtained as described above was treated with 5% Pd / C (Wako catalog 326) in 222 g of demineralized water. -81672, catalyst amount: 1 wt% with respect to succinic acid), hydrogen pressure was 0.2 MPa, reaction temperature was 100 ° C., and reaction time was 2 hours. The hydrogen treatment liquid had almost no odor. The catalyst was separated from the treatment liquid by hot filtration at 70 ° C. The hot filtrate was cooled to 20 ° C. with stirring for about 90 minutes, and further kept at 20 ° C. for 1 hour to precipitate crystals, and solid-liquid separation was performed with Nutsche to obtain hydrous succinic acid crystals. The obtained succinic acid crystals had a white color, and no specific odor was felt from the succinic acid crystals.

実施例4
参考例に準じて調製した培養液を実施例1と同様に濃硫酸にてプロトン化し、さらに抽出、晶析を行い、粗コハク酸を回収した。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。
次に、30wt%の粗コハク酸水溶液80℃で調製した後、コハク酸に対して5wt%量のクラ
レケミカル株式会社製の活性炭クラレコールGWを加えた。活性炭処理は、80℃に保温した恒温式振盪器を用いて3時間実施した。その後、80℃で活性炭を濾別した。この段階においてもコハク酸水溶液には特有の臭気が残存した。
Example 4
The culture solution prepared according to the reference example was protonated with concentrated sulfuric acid in the same manner as in Example 1, and further extracted and crystallized to recover crude succinic acid. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.
Next, after preparing 30 wt% crude succinic acid aqueous solution at 80 degreeC, the activated carbon Kuraray Coal GW made from Kuraray Chemical Co. of 5 wt% with respect to succinic acid was added. The activated carbon treatment was carried out for 3 hours using a constant temperature shaker kept at 80 ° C. Thereafter, the activated carbon was filtered off at 80 ° C. Even at this stage, a unique odor remained in the aqueous succinic acid solution.

得られたコハク酸水溶液をSUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブに仕込み、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して0.06wt%)存在下、水素圧が0.8MPa、反応温度が80℃、反応時間が3時間の条件下で水素処理を実施した。その結果、粗コハク酸中にコハク酸に対して1.8重量%量含有されていたフマル酸はすべてコハク酸へ誘導された。反応終了後、触媒を濾別した。水素処理液には臭気は殆ど無かった。   The obtained aqueous succinic acid solution was charged into a 500 ml induction stirring autoclave made of SUS316, and the hydrogen pressure was 0.8 MPa in the presence of 5% Pd / C (Wako catalog 326-81672, catalyst amount: 0.06 wt% with respect to succinic acid). The hydrogen treatment was carried out under conditions of a reaction temperature of 80 ° C. and a reaction time of 3 hours. As a result, all fumaric acid contained in the crude succinic acid in an amount of 1.8% by weight based on succinic acid was derived into succinic acid. After completion of the reaction, the catalyst was filtered off. The hydrogen treatment liquid had almost no odor.

続いて、この水素処理したコハク酸水溶液を80℃でイオン交換処理(陽イオン交換樹脂(ダイヤイオンSK1B-H(三菱化学株式会社製):H型)により微量含まれたカチオンを除去した。
更に、イオン交換処理されたコハク酸水溶液を攪拌下約90分で20℃まで冷却し、さらに20℃で1時間保持することで結晶を析出させた。析出したコハク酸を濾過により回収し、冷水で結晶を洗浄後、70℃、12時間真空乾燥を行い、白色の無臭のコハク酸を得た(YI=−1)。得られたコハク酸中には、Na、K、Mg、Ca、NHイオンの濃度はいずれも1ppm以下、硫黄原子含有量は1ppm未満、窒素原子含有量は2ppmであった。また、得られたコハク酸の3.0wt%濃度のコハク酸水溶液を調製し、日立分光光度計日立UV−3500を用いて測定したスペクトルの250−300nmの平均吸光度は、実施例1のコハク酸と同様(0.01以下)であった。
Subsequently, the hydrogen-treated succinic acid aqueous solution was subjected to ion exchange treatment (cation exchange resin (Diaion SK1B-H (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation): H type)) at 80 ° C. to remove cations contained in a trace amount.
Further, the aqueous solution of succinic acid subjected to the ion exchange treatment was cooled to 20 ° C. in about 90 minutes with stirring, and further maintained at 20 ° C. for 1 hour to precipitate crystals. The precipitated succinic acid was collected by filtration, and the crystals were washed with cold water, followed by vacuum drying at 70 ° C. for 12 hours to obtain white odorless succinic acid (YI = −1). In the obtained succinic acid, the concentrations of Na, K, Mg, Ca, and NH 4 ions were all 1 ppm or less, the sulfur atom content was less than 1 ppm, and the nitrogen atom content was 2 ppm. Moreover, the succinic acid aqueous solution of 3.0 wt% concentration of the obtained succinic acid was prepared, and the average absorbance at 250-300 nm of the spectrum measured using Hitachi UV-3500 was the succinic acid of Example 1. (0.01 or less).

[ポリエステル製造例3]
[重縮合用触媒の調製]
撹拌装置付き500cm3のガラス製ナス型フラスコに酢酸マグネシウム・4水和物を62.0g入れ、更に250gの無水エタノール(純度99重量%以上)を加えた。更にエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を35.8g加え、23℃で撹拌を行った。15分後に酢酸マグネシウムが完全に溶解したことを確認後、テトラ−n−ブチルチタネートを75.0g添加した。更に10分間撹拌を継続し、均一混合溶液を得た。この混合溶液を、1000cm3のナス型フラスコに移し、60℃のオイルバス中でエバポレーターによって減圧下で濃縮を行った。1時間後に殆どのエタノールが留去され、半透明の粘稠な液体が残った。オイルバスの温度を更に80℃まで上昇させ、5Torrの減圧下で更に濃縮を行った。粘稠な液体は表面から粉体状へと徐々に変化し、2時間後には完全に粉体化した。その後、窒素を用いて常圧に戻し、室温まで冷却し、淡黄色粉体108gを得た。得られた触媒の金属元素分析値は、チタン原子含有量が10.3重量%、マグネシウム原子含有量が6.8重量%、リン原子含有量が7.8重量%であり、モル比としては、T/P=0.77,M/P=1.0であった。更に、粉体状の触媒を1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子として34、000ppmとなるように調製した。
[Polyester Production Example 3]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
62.0 g of magnesium acetate tetrahydrate was placed in a 500 cm 3 glass eggplant-shaped flask equipped with a stirrer, and 250 g of absolute ethanol (purity 99% by weight or more) was further added. Further, 35.8 g of ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester and diester was 45:55) was added and stirred at 23 ° C. After confirming that magnesium acetate was completely dissolved after 15 minutes, 75.0 g of tetra-n-butyl titanate was added. Stirring was further continued for 10 minutes to obtain a uniform mixed solution. This mixed solution was transferred to a 1000 cm 3 eggplant-shaped flask and concentrated in an oil bath at 60 ° C. under reduced pressure by an evaporator. After 1 hour, most of the ethanol was distilled off, leaving a translucent viscous liquid. The temperature of the oil bath was further increased to 80 ° C., and further concentration was performed under a reduced pressure of 5 Torr. The viscous liquid gradually changed from the surface to a powder form, and was completely powdered after 2 hours. Then, it returned to normal pressure using nitrogen, and it cooled to room temperature, and obtained 108 g of pale yellow powder. The metal element analysis value of the obtained catalyst was as follows: titanium atom content was 10.3 wt%, magnesium atom content was 6.8 wt%, and phosphorus atom content was 7.8 wt%. T / P = 0.77 and M / P = 1.0. Further, a powdery catalyst was dissolved in 1,4-butanediol to prepare 34,000 ppm as titanium atoms.

[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料として実施例4で製造したコハク酸100重量部、三菱化学社製工業グレードの1,4−ブタンジオール99.2重量部、リンゴ酸0.38重量部(コハク酸に対して総リンゴ酸量0.33mol%)を仕込み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Production of aliphatic polyester resin]
A reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and an exhaust port for decompression, 100 parts by weight of succinic acid produced in Example 4 as a raw material, industrial grade 1,4-butane manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation 99.2 parts by weight of a diol and 0.38 parts by weight of malic acid (total malic acid amount 0.33 mol% with respect to succinic acid) were charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-reduced pressure substitution.

次に、系内を撹拌しながら1時間かけて230℃まで昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、上記の触媒溶液を添加した。添加量は得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として50ppmとなる量とした。反応温度を250℃まで徐々に昇温し、同時に2時間かけて0.06×103Paになるように減圧し、更に同減圧度で2.5時間反
応を行い、重合を終了し、白色のポリエステル(黄色度YIは2)を得た。
Next, the temperature in the system was raised to 230 ° C. over 1 hour while stirring, and the reaction was carried out at this temperature for 1 hour. Thereafter, the above catalyst solution was added. The amount added was 50 ppm as titanium atoms per polyester resin obtained. The reaction temperature is gradually raised to 250 ° C., and the pressure is reduced to 0.06 × 10 3 Pa at the same time over 2 hours. The reaction is further performed for 2.5 hours at the same reduced pressure, and the polymerization is completed. Polyester (yellowness YI is 2) was obtained.

得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.3であった。ポリエステルの末端カルボキシル基量は24当量/トンあった。
実施例5
参考例に準じて調製した培養液を実施例1と同様に濃硫酸にてプロトン化し、さらに抽出、晶析を行い、粗コハク酸を回収した。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。
The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.3. The terminal carboxyl group amount of the polyester was 24 equivalents / ton.
Example 5
The culture solution prepared according to the reference example was protonated with concentrated sulfuric acid in the same manner as in Example 1, and further extracted and crystallized to recover crude succinic acid. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.

次に、30wt%の粗コハク酸水溶液を80℃で調製した後、コハク酸に対して0.3wt%
量の粉末状の薬液賦活した活性炭ダイヤホープ8ED(三菱化学カルゴン株式会社製)を加
えた。活性炭処理は、スリーワンモーターを用いて200rpmで攪拌しながら80℃で2時間実施した。
80℃で活性炭を濾別後、得られたコハク酸水溶液をSUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブに仕込み、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して0.06wt%)存在下、水素圧が0.8MPa、反応温度が80℃、反応時間が3時間の条件下で水素処理を実施した。その結果、粗コハク酸中にコハク酸に対して1.3重量%含有されていたフマル酸はすべてコハク酸へ誘導された。反応終了後、触媒を濾別した。水素処理液には臭気は殆ど無かった。
Next, a 30 wt% crude succinic acid aqueous solution was prepared at 80 ° C., and then 0.3 wt% with respect to succinic acid.
A quantity of powdered chemical activated activated charcoal diamond Hope 8ED (Mitsubishi Chemical Calgon Co., Ltd.) was added. The activated carbon treatment was performed at 80 ° C. for 2 hours while stirring at 200 rpm using a three-one motor.
After the activated carbon was filtered off at 80 ° C., the resulting aqueous succinic acid solution was charged into a 500 ml induction stirring autoclave made of SUS316, 5% Pd / C (Wako catalog 326-81672, catalyst amount: 0.06 wt% based on succinic acid) In the presence, hydrogen treatment was carried out under the conditions of a hydrogen pressure of 0.8 MPa, a reaction temperature of 80 ° C., and a reaction time of 3 hours. As a result, all fumaric acid contained in the crude succinic acid in an amount of 1.3% by weight based on succinic acid was derived into succinic acid. After completion of the reaction, the catalyst was filtered off. The hydrogen treatment liquid had almost no odor.

この水素処理したコハク酸水溶液を80℃でイオン交換処理(陽イオン交換樹脂(ダイヤイオンSK1B-H(三菱化学株式会社製):H型)により微量含まれたカチオンを除去した。
イオン交換処理されたコハク酸水溶液を攪拌下約90分で20℃まで冷却し、さらに20℃で1時間保持することで結晶を析出させた。析出したコハク酸を濾過により回収し、冷水
で結晶を洗浄後、70℃、12時間真空乾燥を行い、白色の無臭のコハク酸を得た(YI=−1)。得られたコハク酸中には、Na、K、Mg、Ca、NHイオンの濃度はいずれも1ppm以下、硫黄原子含有量は1ppm未満、窒素原子含有量は2ppmであった。また、得られたコハク酸の3.0wt%濃度のコハク酸水溶液を調製し、日立分光光度計日立UV−3500を用いて測定したスペクトルの250−300nmの平均吸光度は、実施例1のコハク酸と同様(0.01以下)であった。
The hydrogenated succinic acid aqueous solution was subjected to ion exchange treatment (cation exchange resin (Diaion SK1B-H (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation): H type)) at 80 ° C. to remove cations contained in a trace amount.
The ion exchange treated succinic acid aqueous solution was cooled to 20 ° C. with stirring for about 90 minutes, and further kept at 20 ° C. for 1 hour to precipitate crystals. The precipitated succinic acid was collected by filtration, and the crystals were washed with cold water, followed by vacuum drying at 70 ° C. for 12 hours to obtain white odorless succinic acid (YI = −1). In the obtained succinic acid, the concentrations of Na, K, Mg, Ca, and NH 4 ions were all 1 ppm or less, the sulfur atom content was less than 1 ppm, and the nitrogen atom content was 2 ppm. Moreover, the succinic acid aqueous solution of 3.0 wt% concentration of the obtained succinic acid was prepared, and the average absorbance at 250-300 nm of the spectrum measured using Hitachi UV-3500 was the succinic acid of Example 1. (0.01 or less).

[ポリエステル製造例4]
原料として実施例5で製造したコハク酸を使用した以外はポリエステル製造例3と同様の方法を用いてポリエステルの製造を行った。
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料として実施例5で製造したコハク酸100重量部、1,4−ブタンジオール99.2重量部、リンゴ酸0.38重量部(コハク酸に対して総リンゴ酸量0.33mol%)を仕込
み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Polyester Production Example 4]
A polyester was produced using the same method as in Polyester Production Example 3 except that the succinic acid produced in Example 5 was used as a raw material.
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer and a vacuum outlet, 100 parts by weight of succinic acid produced in Example 5 as a raw material, 99.2 parts by weight of 1,4-butanediol, 0.38 parts by weight of malic acid (total malic acid amount 0.33 mol% with respect to succinic acid) was charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-reduced pressure substitution.

次に、系内を撹拌しながら1時間かけて230℃まで昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、ポリエステル製造例3に記載の触媒溶液を添加した。添加量は得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として50ppmとなる量とした。反応温度を250℃まで徐々に昇温し、同時に2時間かけて0.06×103Paになるように減圧し、更に
同減圧度で2.4時間反応を行い、重合を終了し、白色のポリエステル(黄色度YIは3)を得た。
Next, the temperature in the system was raised to 230 ° C. over 1 hour while stirring, and the reaction was carried out at this temperature for 1 hour. Thereafter, the catalyst solution described in Polyester Production Example 3 was added. The amount added was 50 ppm as titanium atoms per polyester resin obtained. The reaction temperature is gradually raised to 250 ° C., and the pressure is reduced to 0.06 × 10 3 Pa at the same time over 2 hours. The reaction is further carried out for 2.4 hours at the same reduced pressure, and the polymerization is completed. Polyester (yellowness YI is 3) was obtained.

得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.3であった。ポリエステルの末端カルボキシル基量は24当量/トンあった。
比較例1
水素圧として0.2MPa加圧下で水素処理を行う代わりに窒素圧として0.2MPa加圧下で熱処理を行った以外は実施例3と同一の操作を行った。
The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.3. The terminal carboxyl group amount of the polyester was 24 equivalents / ton.
Comparative Example 1
The same operation as in Example 3 was performed except that the heat treatment was performed under a pressure of 0.2 MPa as the nitrogen pressure instead of performing the hydrogen treatment under a pressure of 0.2 MPa as the hydrogen pressure.

SUS316製500ml誘導攪拌オートクレーブを用いて、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を示す実施例3で使用したコハク酸と同一ロットの100gの粗コハク酸の熱処理を222gの脱塩水中で、5%Pd/C(和光カタログ326−81672、触媒量:コハク酸に対して1wt%)存在下、窒素圧が0.2MPa、反応温度が100℃、反応時間が2時間の条件下で実施した。処理液は強い臭気を有していた。処理液は70℃の熱濾過で触媒を分離した。該熱濾液は攪拌下約90分で20℃まで冷却し、さらに20℃で1時間保
持することで結晶を析出させ、ヌッチェで固液分離して含水コハク酸の結晶を得た。得られたコハク酸結晶は白色を呈していたが、コハク酸結晶には特有の強い臭気が残留した。
Using a 500 ml induction stirring autoclave made of SUS316, heat treatment of 100 g of crude succinic acid of the same lot as that used in Example 3 which exhibits a light brown color and exhibits a strong odor was performed in 222 g of demineralized water with 5% Pd. / C (Wako catalog 326-81672, catalyst amount: 1 wt% with respect to succinic acid), nitrogen pressure was 0.2 MPa, reaction temperature was 100 ° C., and reaction time was 2 hours. The treatment liquid had a strong odor. The catalyst was separated from the treatment liquid by hot filtration at 70 ° C. The hot filtrate was cooled to 20 ° C. with stirring for about 90 minutes, and further kept at 20 ° C. for 1 hour to precipitate crystals, and solid-liquid separation was performed with Nutsche to obtain hydrous succinic acid crystals. The obtained succinic acid crystals had a white color, but the succinic acid crystals had a strong odor peculiar to them.

比較例2
参考例に準じて調製した培養液を実施例2と同様に濃硫酸にてプロトン化し、さらに抽出、晶析を行い、粗コハク酸を回収した。この段階でのコハク酸は、薄褐色を呈し且つ、強い臭気を有していた。
次に、20wt%の粗コハク酸水溶液を80℃で調製した後、イオン交換処理(陽イオン交換樹脂(ダイヤイオンSKT20L(三菱化学株式会社製):H型)により含有されるカチオンを除去した。
Comparative Example 2
The culture solution prepared according to the reference example was protonated with concentrated sulfuric acid in the same manner as in Example 2, and further extracted and crystallized to recover crude succinic acid. Succinic acid at this stage was light brown and had a strong odor.
Next, after preparing a 20 wt% crude succinic acid aqueous solution at 80 ° C., cations contained by ion exchange treatment (cation exchange resin (Diaion SKT20L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation): H type)) were removed.

イオン交換処理されたコハク酸水溶液から実施例2と同じ手順で晶析、乾燥を行い白色のコハク酸を得た(YI=6)。コハク酸結晶中には特有の臭気が残留した。得られたコハク酸中の、Na、K、Mg、Ca、NHイオンの濃度はいずれも1ppm未満、硫黄原子含有量は1ppm未満、窒素原子含有量は3ppmであり、フマル酸含有量は0.08重量%であった。また、得られたコハク酸の3.0wt%濃度のコハク酸水溶液を調製し、日立分光光度計日立UV−3500を用いて測定したスペクトルの250−300nmの平均吸光度は、0.059であった。 Crystallization and drying were carried out from the ion exchange-treated succinic acid aqueous solution in the same procedure as in Example 2 to obtain white succinic acid (YI = 6). A characteristic odor remained in the succinic acid crystals. In the obtained succinic acid, the concentrations of Na, K, Mg, Ca, NH 4 ions are all less than 1 ppm, the sulfur atom content is less than 1 ppm, the nitrogen atom content is 3 ppm, and the fumaric acid content is 0. 0.08% by weight. In addition, a 3.0 wt% aqueous succinic acid solution of the obtained succinic acid was prepared, and the average absorbance at 250-300 nm of the spectrum measured using Hitachi spectrophotometer Hitachi UV-3500 was 0.059. .

[ポリエステル製造比較例1]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、比較例2で製造したコハク酸100重量部、三菱化学社製工業グレードの1,4―ブタンジオール88.5重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を仕込み、窒素―減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Polyester production comparative example 1]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer and a vacuum outlet, 100 parts by weight of succinic acid produced in Comparative Example 2, industrial grade 1,4-butanediol 88 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation .5 parts by weight, 0.37 parts by weight of malic acid and 5.4 parts by weight of 88% lactic acid aqueous solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was dissolved in advance as a catalyst were charged, and the system was purged with nitrogen under reduced pressure. I made it.

次に、系内を撹拌しながら220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で3時間13分反応を行い重合を終了し、淡黄色のポリエステル(黄色度YIは34)を得た。
得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.2であった。ポリエステルの末端カルボキシル基量は35当量/トンあった。尚、得られたポリエステルはクロロホルムに室温で均一に溶解した。そのクロロホルム溶液からクロロホルムを留去すると均一なフィルムが作成された。
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1.5 hours, and the reaction was performed at the same degree of pressure for 3 hours and 13 minutes to complete the polymerization. Pale yellow polyester (yellow degree YI was 34) was obtained.
The reduced viscosity (ηsp / c) of the obtained polyester was 2.2. The amount of terminal carboxyl groups of the polyester was 35 equivalents / ton. The obtained polyester was uniformly dissolved in chloroform at room temperature. When chloroform was distilled off from the chloroform solution, a uniform film was formed.

一般的にコハク酸は石油化学由来の原料から製造され、多種多様な用途に使用されているが、このような用途に対してバイオ資源から誘導されたコハク酸も同様に好ましく使用することができる。例えば、1,4−ブタンジオール、2−ピロリジン、スクシンイミド、無水マレイン酸、イタコン酸、アスパルギン酸、マレイン酸、フマル酸、ヒドロキシスクシンイミド、マレイミド、4−アミノ酪酸、γ−アミノ酪酸、テトラヒドロフラン、アクリル酸、コハク酸ジメチルやコハク酸ジエチル等のコハク酸エステル、ピリロリドン、N−メチルピロリドン等の原料として、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド等、ポリマー化合物や製品等の原料として、酸味料、調味料、醸造薬品、加工食品添加剤等、食品添加剤として、発泡浴成分として、植物成長抑制剤、除草剤、抗菌剤、差駐在、蚊誘因剤等、医薬品及び農薬の合成原料及び成分として、口腔洗浄剤や化粧品等の原料及び成分として、写真や印刷等に使用される製品の原料及び成分として、高温溶接剤やアルマイト処理表面接着剤等、接着剤及びシーラント原料及び成分として、粉末ニッケル製造、鉄鋼研磨浴、金属加工洗浄溶媒、金属シンタリング用バインダー等、金属加工用の原料及び成分として、ハンダ、溶接用フラックスの原料及び成分として、多孔質酸化チタン製造、ベーマイト製造、光触媒コーティング剤、多孔質セラミック製造等、セラミックや無機化合物等の製造助剤の原料及び成分として、洗剤等の原料及び成分として、漂白剤等の原料及び成分として、染色助剤等の原料及び成分として、電解質溶媒及びメッキ浴液等の原料及び成分として、脱臭剤、空気洗浄剤等の原料及び成分として、生体吸収性縫合糸等、生体吸収性化合物原料として、繊維製品の処理やソフトナー等の原料及び成分として、溶剤、溶媒等の原料及び成分として、水溶性塗料溶剤の原料及び成分として、生分解性樹脂等の原料及び成分として、無臭シーラント等、シーラント原料及び成分として、鉄鋼製品、銅製品、合金製品、コーティング・凍結防止・金属加工・過塩素酸用鉛・ボイラー水処理用等、防食剤等の原料及び成分として、合成潤滑剤、耐熱性プラスチック用潤滑剤、電気接点用潤滑剤等、潤滑剤の合成原料及び成分として、樹脂、高分子材料等の溶媒、除去洗浄剤等の原料及び成分として、繊維工業、ドライクリーニング等に使用される製品の原料及び成分として、インク用溶剤、脱インキ剤、自動車用トップコート剤、絶縁塗料、粉体塗料、三次元印刷用インク、光硬化型塗料、光硬化インク組成物、ナノ粒子インク、インクジェット用インク、印刷スクリーン洗浄、有機半導体溶液、カラーフィルタ製造用インク、トナー、キナクドン顔料製造、スクシニルコハク酸製造、染料中間体等、顔料、染料、インク等の原料及び成分として、含酸素型ディーゼル燃料等の原料及び成分として、セメント混和剤及び処理剤等の原料及び成分として、エンジン浄化剤等の原料及び成分として、石油精製溶剤等の原料及び成分として、プロパント蘇生物、析出フィルターケーキ除去等、石油及び天然ガス採掘助剤等の原料及び成分として、天然ガス脱水溶媒等、天然ガス生産に係る製品の原料及び成分として、低ダスト性コンクリート床材、アスファルト舗装剤等、建材の原料及び成分として、インク用溶剤や脱インク剤等の原料及び成分として、使用できる。   In general, succinic acid is produced from a petrochemical-derived raw material and used in a wide variety of applications, but succinic acid derived from bioresources can be preferably used for such applications as well. . For example, 1,4-butanediol, 2-pyrrolidine, succinimide, maleic anhydride, itaconic acid, aspartic acid, maleic acid, fumaric acid, hydroxysuccinimide, maleimide, 4-aminobutyric acid, γ-aminobutyric acid, tetrahydrofuran, acrylic acid As raw materials for succinic acid esters such as dimethyl succinate and diethyl succinate, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, etc., as raw materials for polyesters, polyurethanes, polyamides, polymer compounds and products, acidulants, seasonings, brewing chemicals, Processed food additives, food additives, foaming bath ingredients, plant growth inhibitors, herbicides, antibacterial agents, resident mosquito attractants, etc. As raw materials and ingredients for products, etc., raw materials for products used for photography and printing, etc. Raw materials and components for metal processing, such as high-temperature welding agents and anodized surface adhesives as ingredients, and raw materials and components for adhesives and sealants, such as powdered nickel production, steel polishing baths, metal processing washing solvents, metal sintering binders, etc. As raw materials and components of solder, welding flux, porous titanium oxide production, boehmite production, photocatalyst coating agent, porous ceramic production, etc. As raw materials and components such as bleaching agents, as raw materials and components such as dyeing assistants, as raw materials and components such as electrolyte solvents and plating baths, as raw materials and components such as deodorizers and air cleaning agents, As raw materials for bioabsorbable compounds such as bioabsorbable sutures, as raw materials and ingredients for processing fiber products and softeners As raw materials and components of solvents, solvents, etc. As raw materials and components of water-soluble paint solvents, as raw materials and components of biodegradable resins, as odorless sealants, etc. As sealant raw materials and components, steel products, copper products, alloy products As a raw material and ingredients for anticorrosives, such as coating, anti-freezing, metal processing, lead for perchloric acid, boiler water treatment, synthetic lubricants, lubricants for heat-resistant plastics, lubricants for electrical contacts, etc. Ingredients and ingredients of resin, solvent for resins, polymer materials, etc., raw materials and ingredients for removal cleaning agents, etc., as raw materials and ingredients of products used in textile industry, dry cleaning, etc., solvent for ink, deinking agent , Automotive topcoat agent, insulating paint, powder paint, three-dimensional printing ink, photo-curable paint, photo-curable ink composition, nanoparticle ink, ink-jet ink, Raw materials such as oxygen-containing diesel fuel as raw materials and components for printing screen cleaning, organic semiconductor solution, ink for color filter production, toner, quinacdon pigment production, succinyl succinic acid production, dye intermediate, etc. As raw materials and components such as cement admixtures and treating agents, as raw materials and components such as engine purifiers, as raw materials and components such as petroleum refining solvents, as well as proppant resuscitation, precipitation filter cake removal, petroleum and natural As raw materials and components for gas mining aids, natural gas dehydration solvents, etc., as raw materials and components for products related to natural gas production, as low-dust concrete flooring, asphalt pavement, etc., as raw materials and components for building materials, for ink It can be used as raw materials and components such as solvents and deinking agents.

Claims (16)

バイオマス資源から誘導される粗コハク酸から精製コハク酸を製造する方法であって、少なくともコハク酸を含む溶液に対して触媒存在下で水素処理を行う精製工程を含むコハク酸の製造方法。 A method of manufacturing a purified succinic acid from a crude succinic acid derived from biomass resources, production method of succinic acid comprising a purification step of performing hydrogen treatment in the presence of a catalyst to a solution containing at least crude succinic acid. 水素処理の温度が30℃以上、150℃以下、水素圧が0.1MPa以上、5MPa以下であることを特徴とする請求項1に記載のコハク酸の製造方法。   2. The method for producing succinic acid according to claim 1, wherein the hydrogen treatment temperature is 30 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the hydrogen pressure is 0.1 MPa or more and 5 MPa or less. 金属酸化物、シリカ及び活性炭の群から選ばれるいずれかの吸着剤存在下、水素化触媒により水素処理を行うことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。   The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 and 2, wherein hydrogen treatment is performed with a hydrogenation catalyst in the presence of any adsorbent selected from the group consisting of metal oxide, silica and activated carbon. コハク酸を含む溶液が水溶液であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the solution containing crude succinic acid is an aqueous solution. 水素処理を行うコハク酸を含む溶液にフマル酸が含まれていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 4, wherein fumaric acid is contained in a solution containing crude succinic acid to be subjected to hydrogen treatment. 水素処理を行うコハク酸を含む溶液中のフマル酸の含有量がコハク酸重量に対して0.01〜10重量%であることを特徴とする請求項5に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 5, wherein the content of fumaric acid in the solution containing crude succinic acid to be subjected to hydrogen treatment is 0.01 to 10% by weight based on the weight of succinic acid. コハク酸の250〜300nmの紫外線領域の平均吸光度が0.05以下になるように、該コハク酸の含有液から不純物を除去することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 As the average absorbance in the ultraviolet region of 250~300nm of succinic acid is 0.05 or less, according to claim 1, characterized in that the removal of impurities from the solution containing the crude acid A method for producing succinic acid. 該不純物の除去が活性炭を用いた吸着除去によることを特徴とする請求項7に記載のコハク酸の製造方法。   The method for producing succinic acid according to claim 7, wherein the removal of the impurities is by adsorption removal using activated carbon. 該不純物の除去が溶媒を用いた晶析によることを特徴とする請求項7記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 7 , wherein the impurities are removed by crystallization using a solvent. 水素処理工程より前の工程でコハク酸を含む溶液中の不溶成分を膜透過処理により除去することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 9, wherein an insoluble component in the solution containing crude succinic acid is removed by membrane permeation treatment in a step prior to the hydrogen treatment step. 水素処理工程より前の工程でコハク酸を含む溶液中の不溶成分を吸着剤により除去することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 9, wherein an insoluble component in the solution containing crude succinic acid is removed by an adsorbent in a step prior to the hydrogen treatment step. バイオマス資源から誘導されるコハク酸を、溶液中での活性炭を用いた吸着工程又は晶析工程の少なくともいずれかの工程を経た後に触媒存在下で水素処理を行うことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 The crude succinic acid derived from biomass resources is subjected to hydrotreatment in the presence of a catalyst after passing through at least one of an adsorption step using activated carbon in a solution and a crystallization step. The manufacturing method of succinic acid in any one of -11. バイオマス資源が植物資源であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。   The method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 12, wherein the biomass resource is a plant resource. 精製コハク酸の黄色度(YI)が10以下であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。 Method for producing succinic acid according to any one of claims 1 to 13, yellowness of the purified succinic acid (YI) is equal to or is 10 or less. 該不純物が窒素を含有する化合物であることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。   The method for producing succinic acid according to any one of claims 7 to 9, wherein the impurity is a compound containing nitrogen. 該不純物が芳香族化合物であることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。   The method for producing succinic acid according to any one of claims 7 to 9, wherein the impurity is an aromatic compound.
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