KR101593714B1 - 아마이드 화합물의 제조방법 - Google Patents

아마이드 화합물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조함에 있어서, 저비용이고, 에너지가 절약되고, 또한 환경 부하가 낮은 아마이드 화합물의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 아마이드 화합물의 제조방법은, 반응기 내에서 생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 방법으로서, 교반 소요 동력이 0.08 내지 0.7kW/m3의 범위 내인 교반 조건 하에서, 나이트릴 화합물을 생체 촉매와 반응시켜 아마이드 화합물을 생성시키는 방법이다.

Description

아마이드 화합물의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCTION OF AMIDE COMPOUNDS}
본 발명은 생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
생체 촉매를 이용하여 원하는 화합물을 제조하는 방법은, 반응 조건이 온화한 점, 부생물이 적어 반응 생성물의 순도가 높은 점, 제조 공정을 간략화할 수 있는 점 등의 이점이 있기 때문에, 많은 화합물의 제조에 사용되고 있다. 아마이드 화합물의 제조에 있어서는, 나이트릴 화합물을 아마이드 화합물로 변환하는 효소인 나이트릴하이드라타제가 발견된 이래, 생체 촉매가 널리 이용되고 있다.
이러한 생체 촉매의 공업적인 이용에 있어서는, 저비용, 에너지 절약 및 환경 부하 저감에의 대처가 중요하다.
아마이드 화합물의 제조에 있어서의 저비용화에의 대처로서는, 예를 들면 나이트릴하이드라타제 활성을 고발현한 미생물 균체를 포괄 고정화하지 않고 반응에 사용하는 방법(특허문헌 1), 연속적으로 제조하는 방법에 있어서 하류 측 반응조의 온도를 높이는 방법(특허문헌 2), 플러그 플로우(plug flow) 방식의 반응을 이용하는 방법(특허문헌 3), 반응시의 수성 매체 중의 아크릴로나이트릴 농도를 포화 농도 이상으로 하는 방법(특허문헌 4) 등을 들 수 있다.
국제공개 제02/050297호 팜플렛 국제공개 제03/00914호 팜플렛 일본 특허공개 제2001-340091호 공보 일본 특허공개 제1999-89575호 공보
그러나, 특허문헌 1 내지 4의 방법에서는, 저비용, 에너지 절약 및 환경 부하의 저감에 대한 효과가 충분하지 않은 경우가 있었다.
이러한 상황 하에서, 생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 저비용이고, 에너지가 절약되고, 또한 환경 부하가 낮은 아마이드 화합물의 제조방법을 제공할 것이 요구되고 있었다.
본 발명은 상기한 상황을 고려하여 이루어진 것으로, 이하에 나타내는 아마이드 화합물의 제조방법을 제공한다:
반응기 내에서 생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 방법으로서, 교반 소요 동력이 0.08 내지 0.7kW/m3의 범위 내인 교반 조건 하에서, 나이트릴 화합물을 생체 촉매와 반응시켜 아마이드 화합물을 생성시키는 아마이드 화합물의 제조방법.
본 발명의 제조방법으로서는, 예를 들면, 상기 반응이 연속 반응인 방법을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 교반은, 예를 들면 프루드 수가 0.05 내지 0.20의 범위 내에서 행할 수 있다.
본 발명의 제조방법은, 예를 들면 아크릴아마이드의 제조에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 저비용이고, 에너지를 절약하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조할 수 있고, 또한 환경에의 부하도 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 아마이드 화합물의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 범위는 이들의 설명에 구속되는 것은 아니고, 이하의 예시 이외에 대해서도 본 발명의 취지를 손상하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
한편, 본 명세서는, 본원 우선권 주장의 기초가 되는 일본 특허출원 제2008-066102호 명세서(2008년 3월 14일 출원)의 전체를 포함한다. 또한, 본 명세서에서 인용된 모든 간행물, 예를 들면 선행기술문헌, 공개공보, 특허공보 및 그 밖의 특허문헌은 참조로서 본 명세서에 편입된다.
본 발명의 아마이드 화합물의 제조방법은, 생체 촉매를 사용하여 아마이드 화합물을 제조하는 방법으로서, 특정한 교반 조건 하에서 나이트릴 화합물을 생체 촉매와 반응시켜 아마이드 화합물을 생성시키는 방법이다.
본 발명의 제조방법은, 연속 반응에 의해 행하는 방법(연속적으로 아마이드 화합물을 생성시키는 방법)일 수도 있고, 배치 반응에 의해 행하는 방법(비연속적으로 아마이드 화합물을 생성시키는 방법)일 수도 있으며, 한정은 되지 않지만, 연속 반응에 의해 행하는 방법이 바람직하다.
여기서, 연속 반응에 의해 행하는 방법이란, 반응 원료(생체 촉매 및 나이트릴 화합물을 포함함)의 연속적 또는 간헐적인 공급과, 반응 혼합물(생성된 아마이드 화합물을 포함함)의 연속적 또는 간헐적인 취출을 행하면서, 반응기 내의 반응 혼합물을 전량 뽑아내지 않고 연속적으로 아마이드 화합물을 제조하는 방법을 의미한다.
본 발명의 제조방법에 사용할 수 있는 생체 촉매로는, 목적으로 하는 반응을 촉매하는 효소를 함유하는 동물 세포, 식물 세포, 세포 소기관, 균체(생균체 또는 사멸체) 또는 그의 처리물이 포함된다. 처리물로서는, 세포로부터 추출된 조효소 또는 정제 효소, 또한 동물 세포, 식물 세포, 세포 소기관, 균체(생균체 또는 사멸체) 또는 효소 자체를 포괄법, 가교법, 담체 결합법 등으로 고정화한 것을 들 수 있다.
단, 포괄법이란, 균체 또는 효소를 고분자 겔의 미세한 격자 속에 감싸거나, 반투막성 고분자 피막에 의해 피복하는 방법이다. 또한, 가교법이란, 효소를 2개 또는 그 이상의 작용기를 가진 시약(다작용성 가교제)으로 가교하는 방법이다. 또한, 담체 결합법이란, 수불용성 담체에 효소를 결합시키는 방법이다.
고정화에 사용하는 고정화 담체로서는, 예를 들면, 유리 비드, 실리카 겔, 폴리우레탄, 폴리아크릴아마이드, 폴리바이닐알코올, 카라기난, 알긴산, 한천 및 젤라틴 등을 들 수 있다.
균체로서는, 예를 들면, 노카디아(Nocardia)속, 코리네박테리움(Corynebacterium)속, 바실러스(Bacillus)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 마이크로코커스(Micrococcus)속, 로도코커스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 잔토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조비움(Rhizobium)속, 클렙시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 어위니아(Erwinia)속, 에어로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 및 슈도노카디아(Pseudonocardia)속 등에 속하는 미생물 등을 들 수 있다.
효소로서는, 예를 들면, 상기 미생물이 생산하는 나이트릴하이드라타제를 들 수 있다.
생체 촉매의 사용량은, 사용하는 생체 촉매의 종류, 형태, 나이트릴 화합물에 따라서도 다르지만, 반응기 중에 도입하는 생체 촉매의 활성이, 반응 온도 10℃에서 건조 균체 1mg당 50 내지 200U 정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 단, 상기 단위 U(유닛)이란, 1분간에 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 1마이크로몰 생성시키는 것을 의미하고, 제조에 사용하는 나이트릴 화합물을 사용하여 측정한 값이다.
본 발명의 제조방법에 사용하는 나이트릴 화합물은, 상기 생체 촉매와의 반응에 의해 아마이드 화합물로 변환되는 화합물(바꾸어 말하면, 상기 생체 촉매의 존재 하에서 수화되어 아마이드 화합물로 변환되는 화합물)로, 예를 들면, 아세토나이트릴, 프로피오나이트릴, 석시노나이트릴 및 아디포나이트릴 등의 지방족 포화나이트릴, 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴 등의 지방족 불포화 나이트릴, 벤조나이트릴 및 프탈로다이나이트릴 등의 방향족 나이트릴, 및 3-사이아노피리딘 및2-사이아노피리딘 등의 헤테로환식 나이트릴 등을 들 수 있다.
나이트릴 화합물의 사용량은, 사용하는 생체 촉매의 종류, 형태, 나이트릴 화합물에 따라서도 다르지만, 반응기 중에 도입하는 농도가 0.5 내지 5.0질량% 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법을 연속 반응에 의해 행하는 경우, 반응기 중으로부터 반응 혼합물을 취출할 때의 유체 속도는, 반응기 내의 반응 혼합물을 전량 뽑아내지 않고 연속적으로 제조할 수 있도록, 나이트릴 화합물, 원료수 및 생체 촉매의 도입 속도에 맞추어 결정하면 된다.
본 발명의 제조방법은, 상기 생체 촉매를 사용한 아마이드 화합물의 제조방법으로, 제조되는 아마이드 화합물로서는, 예를 들면, 아크릴아마이드, 니코틴 아마이드, 5-사이아노발레로아마이드 및 메타크릴아마이드 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 방법은 아크릴아마이드의 제조에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법은, 상기 나이트릴 화합물, 원료수, 생체 촉매 이외에, 반응에 필요한 염류 등을 포함하는 반응 원료를 반응기 내에 도입하고, 교반하면서 반응을 행하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조한다. 상기 교반은 반응액 유체의 단위 부피당 교반 소요 동력이 0.08 내지 0.7kW/m3의 범위 내로 되는 조건 하에서 행한다.
여기서, 교반 소요 동력이란, 교반 회전용 전동 기계(모터)가 소비한 전력을 의미한다. 한편, 교반 소요 동력은 교반 날개의 축에 생기는 부하 토크로부터 산출할 수도 있다.
또한, 반응액 유체란, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 혼합 용액으로, 반응 개시시에는 반응 원료인 것이고, 반응 중에는 반응 원료와 생성된 아마이드 화합물의 반응 혼합물인 것이다.
상기 교반 소요 동력이 0.08kW/m3 이상이면, 나이트릴 화합물과 생체 촉매의 접촉이나 분산성이 양호해져서, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환효율이 높아진다. 또한, 반응기 내의 전열 성능 저하가 억제될 수 있어, 반응액의 온도 제어성이 양호해지고, 냉각기의 에너지 소비량이 낮아진다. 한편, 상기 교반 소요 동력이 0.7kW/m3 이하이면, 생체 촉매의 열화가 억제되어, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환 효율이 높아진다.
상기 교반 소요 동력은 0.08 내지 0.7kW/m3인 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.4kW/m3인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서의 교반은, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환 효율, 반응액의 온도 제어성 등을 악화시키지 않는 범위 내라면, 교반 소요 동력을 상기 범위 내에서 반응 중에 변동시킬 수도 있다.
단, 교반 날개의 선단 속도(날개 선단의 원주 속도)가 크면, 교반 날개 주변의 반응액 유체에 큰 전단력이 가해져, 도입된 생체 촉매를 파손시켜 효율적인 반응을 방해해 버릴 우려가 있기 때문에, 선단 속도 4.0m/s 이하에서 교반하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서의 반응기는 1개만을 사용할 수도 있고, 복수 개를 병용할 수도 있다.
반응기의 형식은, 교반에 의해 반응기 내의 유체가 혼합되는 것이면 되고, 예를 들면, 조형 반응기, 탑형 반응기 등을 들 수 있다.
또한, 교반 날개의 형상은 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 패들, 디스크 터빈, 프로펠러, 헬리컬 리본, 앵커(anchor), 파우들러(Pfaudler) 및 팬 터빈 등을 들 수 있다.
본 발명의 제조방법에서의 교반은, 한정은 되지 않지만, 프루드 수가 0.05 내지 0.20의 범위 내에서 행해지는 것이 바람직하고, 0.08 내지 0.16인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 프루드 수(Fr)란, 반응액 유체의 관성력과 중력의 비를 의미하고, 액면과 기상부(氣相部) 계면의 무질서한 상태에 영향을 주는 무차원 수이다. 프루드 수의 값이 작을수록 계면은 교반이 없는 정치한 상태에 가까워지고, 클수록 계면의 무질서함은 심해진다. 프루드 수는, 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다(예를 들면, 마루젠, 화학공학편람 개정 6판, p.424, 표 1을 참조).
[수학식 1]
Fr = n2d/g
(상기 식에서, n은 회전 속도[1/s], d는 교반 날개 직경[m], g는 중력 가속도[m/s2]를 나타낸다.)
본 발명의 제조방법에 있어서는, 상기 프루드 수가 0.05보다도 작으면, 계면은 정치 상태에 가까워져서 나이트릴 화합물의 반응액 유체로의 분산이 불충분해질 뿐만 아니라, 비중이 작은 나이트릴 화합물이 계면 가까이 떠서, 나이트릴 화합물이 기상부로 누출되기 쉬워진다. 한편, 프루드 수가 0.20보다도 커지면, 계면의 무질서함은 심해져서, 기액 계면의 접촉 면적이 현저히 증대되기 때문에, 나이트릴 화합물의 기상부로의 누출을 촉진시켜 버린다.
본 발명의 제조방법에서의 반응 온도는, 15 내지 40℃인 것이 바람직하고, 20 내지 35℃인 것이 보다 바람직하다. 반응 온도가 30℃ 이상이면, 생체 촉매의 반응 활성을 충분히 높이기 쉽다. 또한, 반응 온도가 25℃ 이하이면, 생체 촉매의 실활을 억제하기 쉽다.
본 발명의 제조방법에서 반응기를 복수 사용하는 경우, 그들 반응기에서의 반응 온도는 상기 범위 내에서, 나이트릴 화합물, 생체 촉매를 도입하는 상류측 반응기보다도, 반응 혼합물을 취출하는 하류측 반응기 쪽이 높게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
반응 온도의 제어방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 쟈켓, 냉각 또는 가온 코일, 외부 순환 냉각 장치 또는 외부 순환 가열 장치 등을 갖춘 반응기를 사용하는 방법, 반응기 전체 또는 일부를 항온조 중에 넣는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 복수의 반응기를 사용하는 경우에는, 그들 반응기 사이에 열교환기를 삽입하는 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 복수의 반응기를 사용하여 연속적으로 반응을 행할 때에는, 생체 촉매, 나이트릴 화합물의 도입은, 반응의 효율 등을 악화시키지 않는 범위 내라면, 가장 상류에 위치하는 반응기만으로는 한정되지 않고, 그것보다도 하류의 반응기에 도입할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 제조방법에 따르면, 저비용이고, 에너지를 절약하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있다.
이는, 교반을 행하는 것에 의해, 반응기에 연속적으로 도입되는 생체 촉매와 나이트릴 화합물의 접촉이나 분산성을 양호하게 할 수 있기 때문이라고 생각된다. 또한, 교반을 행하는 것에 의해, 반응액의 온도 제어성이 향상되는 것도 영향을 주고 있다고 생각된다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서는, 교반시의 교반 소요 동력이, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환 효율에 영향을 줄 뿐만 아니라, 나이트릴 화합물의 반응 기상부로의 누출에도 영향을 미치는 것을 발견했다. 예를 들면, 교반 소요 동력이 1.3kW/m3보다도 크면, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환 효율이 저하될 뿐만 아니라, 나이트릴 화합물의 반응 기상부로의 누출이 많아진다. 이러한 나이트릴 화합물의 반응 기상부로의 누출은, 공업적으로 제조 비용이 증대될 뿐만 아니라, 환경 부하가 높아지는 등의 문제를 일으킨다.
이와 같이, 본 발명의 제조방법은 교반 소요 동력을 0.08 내지 0.7kW/m3로 하기 때문에, 환경 부하도 낮게 억제한다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 제시하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 기재에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(생체 촉매의 조제)
나이트릴하이드라타제 활성을 갖는 로도코커스 로도크로우스(Rodococcus rhodochrous) J1주(수탁번호 FERM BP-1478로서 독립행정법인 산업기술종합연구소 특허 생물 기탁 센터(일본국 이바라키현 쯔꾸바시 동 1가 1번지 1 중앙 제6)에 1987년 9월 18일에 기탁되어 있음)를, 글루코스 2%, 요소 1%, 펩톤 0.5%, 효모 추출물 0.3%, 염화코발트 0.05%(모두 질량%)를 포함하는 배지(pH 7.0)에 의해 30℃에서 호기적으로 배양했다. 이것을 원심 분리기 및 50mM 인산 완충액(pH 7.0)을 사용하여, 집균 세정하여 균체 현탁액(건조 균체: 15질량%)을 얻었다.
(아크릴아마이드의 생성)
쟈켓 냉각기 부착 반응조(조 내경: 0.8m, 높이: 1.4m)를 4조 직렬로 연결했다.
제1조째에, 50mM 인산 완충액(pH 7.0)을 51.1L/hr, 아크릴로나이트릴을 27.1L/hr 및 균체 현탁액을 230g/hr로 연속적으로 첨가하고, 제2조째에, 아크릴로나이트릴만을 11.6L/hr로 연속적으로 첨가했다. 제1조부터 제4조까지의 각 조의 반응액 양을 500L로 조정하고, 제1조부터 제4조까지의 반응액 온도가 각각 22℃, 23℃, 24℃ 및 25℃로 되도록 쟈켓의 냉각수(10℃)를 사용하여 온도 제어했다. 2매 패들 날개(날개 직경: 350mm, 날개 폭: 100mm)를 사용하여, 제1조부터 제4조까지의 모든 반응기에 있어서의 반응액 유체당의 교반 동력을 0.08kW/m3가 되도록 조정했다(프루드 수: 0.057). 단, 반응액 유체당의 교반 소요 동력은, 각 반응기에 있어서의 교반 소요 동력을 액량(500L = 0.5m3)으로 나누어 산출했다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피(컬럼: 워터스사제, PoraPak-PS, 1m, 180℃; 캐리어 가스: 헬륨; 검출기: FID)에 의해 측정했다.
그 결과, 미반응 아크릴로나이트릴은 검출되지 않고, 50.5%의 아크릴아마이드가 검출되었다.
[실시예 2]
4매 패들 날개(날개 직경: 300mm, 날개 폭: 100mm)를 사용하고, 교반 소요 동력을 0.7kW/m3(프루드 수: 0.200)로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피(컬럼: 워터스사제 PoraPak-PS, 1m, 180℃; 캐리어 가스: 헬륨; 검출기 FID)에 의해 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴은 검출되지 않고, 50.5%의 아크릴아마이드가 검출되었다.
[비교예 1]
2매 패들 날개(날개 직경: 230mm, 날개 폭: 100mm)를 사용하고, 교반 소요 동력을 0.02kW/m3(프루드 수: 0.053)로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 하루 후, 제1조 및 제2조의 온도는 24℃ 및 25℃까지 상승했기 때문에, 쟈켓 냉각수의 온도를 3℃로 내렸다.
반응 개시로부터 5일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 1.1% 검출되고, 48.0%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 약 2%의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
[비교예 2]
4매 패들 날개(날개 직경: 450mm, 날개 폭: 100mm)를 사용하고, 교반 소요 동력을 1.32kW/m3(프루드 수: 0.154)로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 0.5% 검출되고, 46.5%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 6% 이상의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
[비교예 3]
6매 패들 날개(날개 직경: 450mm, 날개 폭: 150mm)를 사용하고, 프루드 수를 0.014로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 0.04% 검출되고, 49.4%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 약 2%의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
[비교예 4]
2매 패들 날개(날개 직경: 230mm, 날개 폭: 50mm)를 사용하고, 프루드 수를 0.235로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 0.02% 검출되고, 48.2%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 약 4.5%의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
[비교예 5]
6매 패들 날개(날개 직경: 450mm, 날개 폭: 150mm)를 2단 장착하고, 프루드 수를 0.044로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 0.03% 검출되고, 49.5%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 약 1.5%의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
[비교예 6]
6매 패들 날개(날개 직경: 230mm, 날개 폭: 50mm)를 2단 장착하고, 프루드 수를 0.261로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 마찬가지로 하여 반응시켰다.
반응 개시로부터 4일 후, 제4조로부터 유출해 오는 반응액을 가스 크로마토그래피로 측정한 결과, 미반응 아크릴로나이트릴이 0.02% 검출되고, 48.4%의 아크릴아마이드가 검출되었다. 이것에 의해, 아크릴로나이트릴의 첨가량에 대하여, 약 4.1%의 양에 상당하는 아크릴로나이트릴이 반응액 기상부로 누출되어 있음을 알았다.
이상의 실시예 및 비교예에 있어서의, 교반 소요 동력(반응액 유체의 단위 부피당), 프루드 수, 반응기로부터 취출한 반응액의 분석, 온도 제어성 및 나이트릴 화합물의 반응 기상부로의 누출 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

 교반 소요 동력
[kW/m3]		 프루드 수
[-]		 검출[%]
온도 제어		 아크릴로나이트릴의
반응 기상부로의
누출
아크릴로나이트릴 아크릴아마이드
실시예 1 0.08 0.057 0 50.5 ○ 없음
실시예 2 0.70 0.200 0 50.5 ○ 없음
비교예 1 0.02 0.053 1.1 48.0 × 없음
비교예 2 1.32 0.154 0.5 46.5 ○ 있음
비교예 3 0.08 0.014 0.04 49.4 ○ 있음
비교예 4 0.08 0.235 0.02 48.2 ○ 있음
비교예 5 0.70 0.044 0.02 49.7 ○ 있음
비교예 6 0.70 0.261 0.02 48.4 ○ 있음
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조방법인 실시예 1 및 2에서는, 반응액 유체의 단위 부피당의 교반 소요 동력을 0.08 내지 0.7kW/m3로 하여 교반하면서 반응시키고 있기 때문에, 미반응 나이트릴 화합물이 검출되지 않고, 아마이드 화합물을 효율 좋게 제조할 수 있었다. 또한, 반응 온도의 제어성도 양호했다.
한편, 비교예 1은, 반응액 유체의 단위 부피당의 교반 소요 동력이 0.02kW/m3이기 때문에, 미반응 나이트릴 화합물이 검출되고, 아마이드 화합물의 제조 효율도 실시예에 비해 뒤떨어져 있었다. 또한, 반응액의 온도 제어성도 곤란했다.
또한, 비교예 2는, 반응액 유체의 단위 부피당의 교반 소요 동력이 1.3kW/m3이기 때문에, 미반응 나이트릴 화합물이 검출되고, 아마이드 화합물의 제조 효율도 실시예에 비해 뒤떨어져 있었다. 또한, 나이트릴 화합물이 반응액 기상부로 누출되어 있어, 환경 부하의 저감 효과가 뒤떨어져 있었다.
비교예 3 내지 6은, 프루드 수가 0.05 내지 0.2의 범위에 들어 있지 않기 때문에, 나이트릴 화합물이 반응액 기상부로 누출되어 있어, 환경 부하의 저감 효과가 뒤떨어져 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 아마이드 화합물의 제조방법은, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환 효율, 반응액의 온도 제어성이 양호하기 때문에, 저비용이고, 에너지를 절약하여 아마이드 화합물을 제조할 수 있었다. 또한, 나이트릴 화합물의 반응 기상부로의 누출이 억제되어, 환경 부하도 낮은 것이 확인되었다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명의 제조방법은, 생체 촉매에 의한 아마이드 화합물 제조시에, 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물로의 변환율을 용이하게 높이고, 또한 반응시의 온도 제어성을 용이하게 할 수 있으며, 또한 나이트릴 화합물의 반응계 밖으로의 누출을 방지할 수 있기 때문에, 저비용이고, 에너지가 절약되고, 또한 환경 부하가 낮은 아마이드 화합물의 제조방법으로서 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 반응기 내에서 생체 촉매를 사용하여 나이트릴 화합물로부터 아마이드 화합물을 제조하는 방법으로서, 교반 소요 동력이 0.08 내지 0.7kW/m3의 범위 내이고, 프루드 수가 0.05 내지 0.20의 범위 내인 교반 조건 하에서, 나이트릴 화합물을 생체 촉매와 반응시켜 아마이드 화합물을 생성시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응이 연속 반응인 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 아마이드 화합물이 아크릴아마이드인 방법.
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