KR20110038183A

KR20110038183A - 아미드 화합물의 제조방법

Info

Publication number: KR20110038183A
Application number: KR1020117006358A
Authority: KR
Inventors: 히로코 시바모토; 토시카즈 아이카와; 테루오 아리이; 마사노리 무라모토; 타케시 후쿠다; 키요시 이토; 타케야 아베; 소이치 하자마
Original assignee: 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2011-04-13
Also published as: JP2012029695A; US20110288255A1; US8329843B2; AU2006300431A1; EP1944376A1; EP3135767A1; EP3135767B1; JPWO2007043466A1; US20090171051A1; CN102911973A; WO2007043466A1; AU2006300431B2; JP4970276B2; WO2007043466A9; KR20080056261A; EP1944376B1; EP1944376A4

Abstract

니트릴히드라타제를 이용한 반응에 의해, 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 효율적으로 제조하는 방법, 및 상기 아미드 화합물에 의해 품질이 뛰어난 아미드계 중합체를 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 니트릴히드라타제를 포함하는 미생물 촉매 등에 의해, 보다 효율 좋게, 그러면서도, 보다 고품위의 아크릴아미드를 제조하는 방법, 및 이 아크릴아미드를 이용하여, 색상이 뛰어나고, 수용성과 고분자량화가 양립한, 품질이 뛰어난 아크릴아미드계 중합체의 제조방법을 제공한다.
해결수단으로서 본 발명의 아미드 화합물의 제조방법은, 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매의 존재하, 수성 매체 중에서 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 수성 매체 중의 벤젠 농도가 4.0ppm 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 아미드계 중합체를 제조하는 방법은, 상기 아미드 화합물을 단독중합, 또는 상기 아미드 화합물을, 아미드계 화합물과 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 아크릴아미드를 제조하는 방법은, 아크롤레인의 농도가 1ppm 이하인 아크릴니트릴을, 수성 매체 중에서, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 균체, 또는 그 균체 처리물에 의해 수화반응시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 아크릴아미드계 중합체를 제조하는 방법은, 상기 아크릴아미드를 단독중합, 또는 상기 아크릴아미드를, 아크릴아미드와 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하는 것을 특징으로 한다.

Description

아미드 화합물의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING AMIDE COMPOUND}

본 발명은, 아미드 화합물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명(제1의 발명)은, 보다 상세하게는, 아미드 화합물, 및 아미드계 중합체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매를 이용하여, 효율적으로 수성 매체 중에서 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 제조하는 방법, 및 이 아미드 화합물에 의해 고품위의 아미드계 중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명(제2의 발명)은, 보다 상세하게는, 아크릴아미드, 및 아크릴아미드계 중합체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 균체 등에 의해 아크릴로니트릴을 수화하여, 고품위의 아크릴아미드를 제조하는 방법, 및 이 아크릴아미드에 의해 고품위의 아크릴아미드계 중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

공업적으로 유용한 아미드 화합물에 관해서는, 이하에 서술한 바와 같이, 여러 가지의 제조방법이 개시되어 있다.

최근 니트릴기를 수화하여 아미드기로 변환하는 니트릴 수화 활성을 가지는 니트릴히드라타제가 발견되어, 상기 효소 또는 상기 효소를 가지는 미생물 균체 등을 이용하여 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 제조하는 방법이 이미 개시되어 있다. 이 제조방법은 종래의 과학적인 방법과 비교해서, 니트릴 화합물로부터의 대응하는 아미드 화합물로의 전화율 및 선택율이 높은 등의 장점이 알려져 있다.

이들의 니트릴히드라타제를 이용하여 아미드 화합물을 공업적으로 제조할 때에는, 촉매가 되는 니트릴히드라타제의 아미드 화합물 생산성(1분자의 니트릴히드라타제가 생산하는 아미드 화합물의 분자수)을 최대화하는 것이 중요하다. 그 때문에, 효소활성의 유지나 향상, 활성 저하의 억제, 저하한 효소의 활성 향상 등을 목적으로 한 제안이 다수 보고되어 있다. 예를 들면, 세포의 증식을 수반하지 않는 조건하에서, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 또는 그 균체 처리물을 산화제와 접촉시키는 것에 의해 효소활성을 유지 또는 향상시키는 것은 공지이다(특허문헌 1 참조). 또한, 함유되는 하이드로시안산 농도를 저감시킨 니트릴 화합물을 사용하는 것에 의해, 니트릴히드라타제의 활성 저하가 억제되는 것도 공지이다(특허문헌 2 참조). 그 밖에도, 글루타르알데히드로 가교 처리한 균체를 이용하여 반응을 행하는 방법(특허문헌 3 참조), 고급 불포화 지방산 혹은 그 염류의 존재하에서 반응을 행하는 방법(특허문헌 4 참조), 유기용매로 처리한 균체, 또는 처리물을 이용하여 반응을 행하는 방법(특허문헌 5 참조) 등이 공지되어 있다. 이상이 제1의 발명의 배경기술이다.

또한, 상술한 바와 같이, 아크릴아미드의 주요한 제조방법의 하나로서, 아크릴로니트릴을 수화반응하는 방법을 들 수 있고, 예를 들면, 라니구리(Raney copper) 등의 금속구리 촉매에 의해 수화반응하는 방법, 혹은 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 및 그 균체 처리물 등을 촉매로 하여 수화반응하는 방법이 알려져 있다.

이들 중에서도, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 등을 촉매로 하는 아크릴아미드의 제조방법으로는, 종래의 금속구리 촉매 등에 의해 수화반응하는 방법에 비해, 아크릴로니트릴의 전화율, 및 선택율이 높은 것으로부터 공업적 제조방법으로서도 주목을 받고 있다.

이 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 등을 촉매로 하여, 보다 고품질의 아크릴아미드를 효율 좋게 제조하기 위해서는, 미생물 균체 등의 촉매작용을 저해하는 불순물을 가능한 한 제거할 필요가 있다.

또한, 이와 같은 반응에 의해 얻어지는 아크릴아미드는, 주로 아크릴아미드계 중합체의 원료로서 이용되지만, 최근, 이 아크릴아미드계 중합체에는 한층 더 고품질화가 요구되고 있다. 예를 들면, 아크릴아미드계 중합체의 용도에는 응집제가 있지만, 응집제로서 이용되는 아크릴아미드계 중합체는, 최근, 성능 향상의 요구에 수반하여, 수용성을 유지하면서 한층 더 고분자량화가 요구되고 있다. 또한 아크릴아미드계 중합체에는, 제지용 첨가제 등의 용도가 있지만, 이 제지용 첨가제로서는, 얻어지는 종이의 품질을 더욱 향상시키기 위해서, 보다 색상이 뛰어난 중합체가 요구되고 있다.

니트릴히드라타제를 포함하는 균체 촉매 등에 의해 얻어지는 아크릴아미드의 품질, 혹은 폴리아크릴아미드의 품질을 개선하는 방법으로서, 상술한 바와 같이, 니트릴 화합물 중의 하이드로시안산 농도를 화학적 방법에 의해 저감시킨 후, 니트릴 화합물에 니트릴히드라타제를 작용시키는 아미드 화합물의 제조방법(예를 들면, 특허문헌 2 참조.), 아크릴로니트릴 중에 불순물로서 포함되는 옥사졸 및 하이드로시안산을 저감하여, 아크릴로니트릴을 아크릴아미드로 변환하고, 이 아크릴아미드로부터 아크릴아미드계 폴리머를 제조하는 방법(예를 들면, 특허문헌 6)이 공지되어 있다. 이상이 제2의 발명의 배경기술이다.

특허문헌 1:일본 특허공개공보 2004-350573호

특허문헌 2:일본 특허공개공보 11-123098호

특허문헌 3:일본 특허공개공보 평7-265091호

특허문헌 4:일본 특허공개공보 평7-265090호

특허문헌 5:일본 특허공개공보 평5-308980호

특허문헌 6:국제공개 제2004/090148호 팜플렛

그러나, 니트릴히드라타제를 이용하여 아미드 화합물을 효율적으로 제조하는데 있어서, 제1의 발명의 배경기술에서 서술한 종래 기술로는 해결할 수 없는 다른 요인에 의해서도 니트릴히드라타제의 아미드 화합물 생산성 저하의 현상이 존재하고 있어, 그 요인의 해결도 요망되고 있었다.

따라서, 제1의 발명의 목적은, 니트릴히드라타제를 이용한 반응에 있어서, 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 상술의 방법에 의해 제조된 아미드 화합물을 이용하여, 고품질의 아미드계 중합체를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

또한, 제2의 발명의 배경기술에서 서술한 방법으로는, 니트릴히드라타제를 포함하는 미생물 균체 등의 촉매작용을 저해하는 인자를 배제하여 효율 좋게 아크릴로니트릴의 수화반응을 한다고 하는 관점에서는, 반드시 충분한 효과가 얻어지지는 않는다. 또한 아크릴아미드, 및 아크릴아미드계 중합체의 품질 향상이라고 하는 관점으로부터도 아직도 개선의 여지가 있었다.

따라서, 제2의 발명의 목적은, 니트릴히드라타제를 포함하는 미생물 촉매 등에 의해, 보다 효율 좋게, 그러면서도 보다 고품위의 아크릴아미드를 제조하는 방법, 및 이 아크릴아미드를 이용하여, 색상이 뛰어나고, 수용성과 고분자량화가 양립한, 품질이 뛰어난 아크릴아미드계 중합체의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 제1의 발명의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 아미드 화합물의 제조방법에 관해서 예의 검토를 행한 결과, 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매를 이용하여 수성 매체 중에서 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 수성 매체 중의 벤젠 농도를 특정 농도 이하로 저감하는 것에 의해, 니트릴히드라타제의 반응속도를 저하시키지 않고 아미드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있는 것을 발견했다. 또, 수성 매체 중의 벤젠은, 일반적으로는 원료인 니트릴 화합물에 유래하고 있지만, 다른 요인에 의해 혼입한 경우에도, 같은 농도 조건으로 저감하는 것에 의해, 아미드 화합물은 효율적으로 제조된다. 또한, 상술의 방법에 의해 벤젠 농도를 억제한 반응조건하에서 제조된 아미드 화합물을 이용하여, 아미드계 중합체를 제조하는 것에 의해, 색상이 뛰어난 아미드계 중합체를 얻을 수 있다.

즉, 제1의 발명은, 이하와 같다.

[1] 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매의 존재하, 수성 매체 중에서 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 수성 매체 중의 벤젠 농도가 4.0ppm 이하인 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조방법.

[2] 니트릴히드라타제가 수도노카르디아속 유래, 또는 로도코쿠스속 유래 니트릴히드라타제인 [1] 기재의 아미드 화합물의 제조방법.

[3] 니트릴 화합물이 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴인 [1] 또는 [2]에 기재된 아미드 화합물의 제조방법.

[4] [1]에 기재된 아미드 화합물을 단독중합, 또는 상기 아미드 화합물을, 아미드 화합물과 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하여, 아미드계 중합체를 제조하는 방법.

[5] 상기 아미드 화합물이 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드인 [4]에 기재된 아미드계 중합체를 제조하는 방법.

또한, 본 발명자들은 상기 제2의 발명의 과제를 검토하고, 아크릴로니트릴 중에 포함되는 아크롤레인 농도를 저감함으로써, 니트릴히드라타제의 촉매 활성을 유지할 수 있고, 그러면서도 고품위의 아크릴아미드를 얻을 수 있으며, 더욱이 이 아크릴아미드에 의해, 색상이 뛰어나고, 수용성과 고분자량화의 양립이 가능한 아크릴아미드계 중합체를 얻을 수 있는 것을 발견하여, 제2의 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 제2의 발명의 아크릴아미드의 제조방법은,

아크롤레인의 농도가 1ppm 이하인 아크릴로니트릴을, 수성 매체 중에서, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 균체, 또는 그 균체 처리물에 의해 수화반응시키는 것에 특징이 있다.

상기 아크릴로니트릴 중에 포함되는 하이드로시안산의 농도는 5ppm 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 아크릴로니트릴 중에 포함되는 옥사졸의 농도가 10ppm 이하인 것도 바람직하다.

더욱이, 상기 아크릴로니트릴 중에 포함되는 하이드로시안산의 농도가 5ppm 이하이며, 또한 옥사졸의 농도가 10ppm 이하인 것도 바람직하다.

제2의 발명의 아크릴아미드계 중합체의 제조방법은 상기 아크릴아미드를 단독중합, 또는 상기 아크릴아미드를, 아크릴아미드와 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하는 것에 특징이 있다.

제1의 발명에 의하면, 니트릴히드라타제를 이용한 반응에 있어서, 니트릴 화합물 함유 수성 매체 중의 벤젠 농도를 특정 농도 이하로 저감하는 것에 의해, 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 상술의 방법에 의해 벤젠 농도를 억제한 반응조건하에서 제조된 아미드 화합물을 이용하여 아미드계 중합체를 제조하는 것에 의해, 색상이 뛰어난 아미드계 중합체를 얻을 수 있다.

또한, 제2의 발명에 의하면, 니트릴히드라타제를 포함하는 미생물 촉매 등에 의해, 보다 효율 좋게, 그러면서도 보다 고품위의 아크릴아미드를 제조할 수 있다. 또한 제2의 발명에 의하면, 색상이 뛰어나고, 수용성과 고분자량화가 양립한, 품질이 뛰어난 아크릴아미드계 중합체를 얻을 수 있다.

1. 제1의 발명

이하, 제1의 발명에 관해서 상세하게 설명한다.

제1의 발명에 있어서 사용되는 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매는, 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물의 균체 또는 그 균체 처리물이다. 여기에서 말하는 니트릴히드라타제란 니트릴 화합물을 수화하는 능력을 가지는 단백질이다. 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물로서는 노카르디아(Nocardia)속, 코리네박테리움(Corynebacterium)속, 바실루스(Bacillus)속, 호열성의 바실루스속, 수도모나스(Pseudomonas)속, 마이크로코쿠스(Micrococcus)속, 로도크로우스(rhodochrous) 종으로 대표되는 로도코쿠스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조비움(Rhizobium)속, 크레브시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 에어로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 또는 서모필라(thermophila)종으로 대표되는 수도노카르디아(Pseudonocardia)속, 박테리디움(Bacteridium)속, 브레비박테리움(Brevibacterium)에 속하는 미생물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 수도노카르디아속이나 로도코쿠스속에 속하는 미생물을 들 수 있고, 특히 수도노카르디아ㆍ서모필라(Pseudonocardia thermophila) JCM3095, 또는, 로도코쿠스ㆍ로도크로우스(Rhodococcus rhodochrous) J-1이 바람직하다.

또한, 상기 미생물로부터 클로닝한 니트릴히드라타제 유전자를 임의의 숙주에서 발현시킨 형질 전환체도 제1의 발명에서 말하는 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물에 포함된다. 더욱이, 여기에서 말하는 임의의 숙주로는, 후술의 실시예와 같이 대장균(Escherichia coli)을 대표예로서 들 수 있지만, 특히 대장균으로 한정되는 것은 아니고 고초균(Bacillus subtilis) 등의 바실루스속균, 효모나 방선균 등의 다른 미생물 균주도 포함된다. 그와 같은 것의 예로서, MT-10822(본 균주는, 1996년 2월 7일에 일본 이바라키켄 츠쿠바시 히가시 1정목 1번 3호의 통상 산업성 공업기술원 생명공학 공업기술연구소에 수탁번호 FERM BP-5785로서, 특허수속상의 미생물의 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약에 근거하여 기탁되어 있다.)를 들 수 있다. 또한, 재조합 DNA 기술을 이용하여 상기 효소의 구성 아미노산의 1개 또는 2개 이상을 다른 아미노산으로 치환, 결실, 삭제 혹은 삽입하는 것에 의해, 아미드 화합물 내성이나 니트릴 화합물 내성, 온도 내성을 더욱 향상시킨 변이형의 니트릴히드라타제를 발현시킨 형질 전환체도 제1의 발명에서 말하는 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물에 포함된다.

상술의 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물을 제1의 발명의 제조방법에 사용할 때에는, 상기 미생물의 균체 혹은 균체 처리물을 이용한다. 균체는, 분자생물학ㆍ생명공학ㆍ유전자공학의 분야에 있어서 공지의 일반적인 방법을 이용하여 조제하면 좋다. 예를 들어, LB배지나 M9배지 등의 통상 액체배지에 상기 미생물을 식균 한 후, 적당한 배양 온도(일반적으로는, 20℃~50℃이지만, 호열균의 경우는 50℃ 이상이라도 좋다.)에서 생육시키고, 계속하여, 상기 미생물을 원심분리에 의해서 배양액으로부터 분리ㆍ회수하여 얻는 방법을 들 수 있다.

또한, 미생물의 균체 처리물이란, 그 형상에 특별히 제한은 없고, 상기 미생물 균체의 추출물이나 마쇄물, 상기 추출물이나 마쇄물의 니트릴히드라타제 활성 분획을 분리정제하여 얻어지는 후분리물, 상기 미생물 균체나 상기 균체의 추출물ㆍ마쇄물ㆍ후분리물을 적당한 담체를 이용하여 고정화한 고정화물 등을 가리키고, 이들은 니트릴히드라타제의 활성을 가지고 있는 한은 제1의 발명에서 말하는 균체 처리물에 상당한다.

이들 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물의 균체 또는 그 균체 처리물은, 제조 직후에 반응에 이용하는 것은 물론, 제조 후에 보관하고, 필요에 따라서 사용할 수도 있다.

제1의 발명에 있어서의 니트릴히드라타제를 산생하는 미생물의 균체 또는 그 균체 처리물은, 회분(回分)반응에 제공할 수도 있고, 연속반응에 제공할 수도 있다. 또한, 반응 형식은, 현탁상, 고정상, 유동상 등, 미생물의 균체 또는 균체 처리물의 형태에 따라, 적절한 형식을 선택하면 좋다. 그 때의 반응액 중에서의 상기 촉매 농도는, 수성 매체와 니트릴 화합물의 혼합에 지장을 초래하지 않는 한 특별히 제한은 되지 않는다.

제1의 발명에 있어서의 수성 매체란, 물, 또는, 인산염 등의 완충제, 황산염이나 탄산염 등의 무기염, 알칼리금속의 수산화물, 아미드 화합물, 니트릴 화합물, 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매 등을 적당한 농도로 용해시킨 수용액(반응액 전체)을 가리킨다. 제1의 발명에서는, 니트릴 화합물이 수용액에 대해 포화농도 내인 균일계이어도, 포화농도 이상으로 니트릴상과 수상의 2상계이어도, 그 용액 전체를 수성 매체라고 정의한다. 또, 본 명세서에 있어서, 제1의 발명에 있어서의 수성 매체를 「수성 매체(I)」라고도 한다. 2상계의 경우는, 회전날개나 라인 믹서-등의 적당한 혼합 장치를 사용하여, 정치하에 있어서 2상으로 분리하는 수상과 니트릴상을 충분히 혼화시키는 것도 중요하다.

*제1의 발명에 있어서, 반응시의 수성 매체(I) 중의 니트릴 화합물 농도는, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도에 의해서 반응속도의 저하를 초래하지 않는 범위 또는 니트릴 화합물에 의해서 니트릴히드라타제가 실활하지 않는 범위이면, 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는 니트릴 화합물의 중량%가 50중량% 이하이다.

제1의 발명에서 사용되는 니트릴 화합물이란, 수성 매체(I) 중에서 니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매에 의해 아미드 화합물로 변환되는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, n-부티로니트릴, 이소부티로니트릴, 크로토노니트릴, α-히드록시이소부티로니트릴 등의 탄소수 2~4의 니트릴 화합물을 그 대표예로서 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴이 이용된다.

이들 니트릴 화합물은 정제 공정을 거쳐서 시판 제품이 되지만, 미량의 불순물이 포함되어 있다. 불순물의 하나로서 벤젠을 들 수 있고, 예를 들면 아크릴로니트릴에서는, 프로필렌의 가암모니아산화(ammoxidation)법에 의해 공업적으로 제조되고 있지만, 프로필렌에 함유되는 미량의 벤젠이 아크릴로니트릴 제품 중에 유입되는 등의 이유에 의해, 시판의 아크릴로니트릴 제품 중에 벤젠이 포함되어 있다.

수성 매체(I) 중에 포함되는 벤젠 농도는 반응속도의 저하가 억제되는 농도이면 좋고, 통상 4.0ppm 이하, 바람직하게는 2.2ppm 이하이다. 여기에서, 반응속도의 저하가 억제되는 범위란, 수성 매체(I) 중에 포함되는 벤젠 농도가 2.2ppm 이하의 반응에서 얻어지는 반응속도를 100%로 하여, 상대반응속도가 80% 이상이 되는 범위이다. 또한, 수성 매체(I) 중에 포함되는 벤젠 농도가 4.0ppm 이하는 수성 매체(I)의 1kg 중에 포함되는 벤젠의 양이 4mg 이하인 것을 의미하고 있다. 니트릴 화합물로부터 벤젠을 제거하는 방법, 또는, 수성 매체(I) 중으로부터 벤젠을 제거하는 방법은, 어떤 방법이라도 좋고, 예를 들면, 증류, 활성탄에 의한 흡착처리, 초강산인 헤테로폴리산 등 고체산에 의한 흡착처리, 컬럼크로마토그래피에 의한 처리, 설포란으로의 추출, 벤젠의 자화(資化)가 가능한 미생물에 의한 생물적 분해, 벤젠의 휘발성을 이용한 폭기(aeration)처리 등을 들 수 있다.

제1의 발명에 있어서의 반응은, 일반적으로는 상압하에서 행해지지만, 수성 매체(I) 중으로의 아크릴 화합물의 용해도를 높이기 위해서 가압하에서 행할 수도 있다. 또한, 반응 온도에 관해서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 상기 니트릴히드라타제가 실활하지 않는 온도범위이고, 더욱 바람직하게는, 0~50℃이다. 한편, pH는 니트릴히드라타제 활성이 유지되고 있는 한은 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 pH5로부터 pH10의 범위 내이다.

제1의 발명의 아미드계 중합체는, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 아미드 화합물을 단독중합, 또는 아미드 화합물을, 아미드 화합물과 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하는 것에 의해, 제조할 수 있다. 여기에서, 아미드 화합물은, 제1의 발명의 아미드 화합물의 제조방법에 의해 얻어진 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드인 것이 바람직하다.

아미드 화합물과 공중합 가능한 불포화 단량체로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산 등의 불포화 카본산 및 그들의 염；

비닐설폰산, 스티렌설폰산, 아크릴아미드메틸프로판설폰산 및 그들의 염；

N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산의 알킬아미노알킬에스테르, 또는 그들의 제4급 암모늄 유도체；

N-N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드 등의 N-N-디알킬아미노알킬(메타)아크릴아미드, 또는 그들의 4급 암모늄 유도체；

아세톤아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, N-프로필아크릴아미드 등의 친수성 아크릴아미드；

N-아크릴로일피롤리딘, N-아크릴로일피페리딘, N-아크릴로일몰포린；

히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트；

메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈；메타크릴아미드；

N,N-디-n-프로필아크릴아미드, N-n-부틸아크릴아미드, N-n-헥실아크릴아미드, N-n-헥실메타크릴아미드, N-n-옥틸아크릴아미드, N-n-옥틸메타크릴아미드, N-tert-옥틸아크릴아미드, N-도데실아크릴아미드, N-n-도데실메타크릴아미드 등의 N-알킬(메타)아크릴아미드 유도체；

N,N-디글리시딜아크릴아미드, N,N-디글리시딜메타크릴아미드, N-(4-글리시독시부틸)아크릴아미드, N-(4-글리시독시부틸)메타크릴아미드, N-(5-글리시독시펜틸)아크릴아미드, N-(6-글리시독시헥실)아크릴아미드 등의 N-(ω-글리시독시알킬)(메타)아크릴아미드 유도체；

메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트 유도체；

아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아세트산비닐, 염화비닐, 염화비닐리덴, 에틸렌, 프로필렌, 부텐 등의 올레핀류, 스티렌, α-메틸스티렌, 부타디엔, 이소프렌 등을 들 수 있다.

이들 단량체는, 1종 단독으로 이용하여도 좋지만, 2종 이상 병용해도 좋다.

이들 단량체의 중합 방법으로서는, 예를 들면, 수용액 중합, 유화중합 등이 있다.

이들 중에서도 수용액 중합의 경우는, 통상, 아미드 화합물과 필요에 따라 첨가하는 불포화 단량체와의 합계 농도가 5~90중량%이다.

중합개시제로서는 예를 들면, 라디칼 중합개시제를 이용할 수 있다.

라디칼 중합개시제로서는, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과산화수소, 과산화벤조일 등의 과산화물；아조비스이소부티로니트릴, 2ㆍ2'-아조비스(4-아미디노프로판)2염산염, 4ㆍ4'-아조비스(4-시아노발레리안산나트륨) 등의 아조계 유리기 개시제；상기 과산화물과 중아황산나트륨, 트리에탄올아민, 황산제1철암모늄 등의 환원제를 병용하는 이른바 레독스계 촉매를 들 수 있다.

상기한 중합개시제는 1종 단독으로 이용하여도 좋지만, 2종 이상 병용해도 좋다. 중합개시제의 양은, 통상, 단량체의 총 중량에 대해서, 0.001~5중량%의 범위이다.

중합온도는 단일 중합개시제의 경우에는, 통상 0~120℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 5~90℃의 범위이다. 또한, 중합온도는 항상 일정한 온도로 유지할 필요는 없고, 중합의 진행에 수반하여 적절히 변경해도 좋지만, 통상은 중합의 진행에 수반하여, 중합열이 발생하여 중합온도가 상승하는 경향이 있기 때문에, 필요에 따라 냉각하는 경우도 있다.

중합시의 분위기는 특별히 한정은 없지만, 중합을 신속하게 진행하는 관점에서는, 예를 들면 질소 가스 등의 비활성 가스 분위기하에서 중합하는 것이 바람직하다.

중합 시간은 특별히 한정은 없지만, 통상 1~20시간의 범위이다.

또한 중합시의 수용액의 pH도 특별히 한정은 없지만, 필요에 따라 pH를 조정하여 중합해도 좋다. 그 경우 사용 가능한 pH 조정제로서는, 수산화나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아 등의 알칼리；인산, 황산, 염산 등의 광산(mineral acid)；포름산, 아세트산 등의 유기산 등을 들 수 있다.

제1의 발명에 의해 얻어지는 중합체의 분자량은 특별히 제한은 없지만, 통상 10만~5000만의 범위이고, 바람직하게는 50만~3000만의 범위이다.

이와 같이 하여 얻어진 제1의 발명의 아미드계 중합체는, 수용성과 고분자량화가 양립된 중합체이고, 그러면서도 색상이 뛰어난 것이며, 응집제, 제지용 첨가제, 석유 회수제, 등으로서 적절하게 사용할 수 있다.

2. 제2의 발명

이하, 제2의 발명에 관해서 상세하게 설명한다.

우선 제2의 발명의 아크릴아미드의 제조방법에 이용하는 원료에 관해서 설명한다.

[아크릴로니트릴]

제2의 발명에서는, 아크롤레인의 농도가 1ppm 이하인 아크릴로니트릴을 이용한다. 여기에서, 아크롤레인의 농도가 1ppm 이하인 아크릴로니트릴이란, 제2의 발명의 원료로서 이용하는 아크릴로니트릴의 1kg 중에 포함되는 아크롤레인의 양이 1mg 이하인 것을 의미하고 있다.

아크릴로니트릴 중에 포함되어 있는, 아크롤레인의 농도를 1ppm 이하로 하는 방법에 관해서는, 아세틸아세톤 등과 아크릴로니트릴 중의 아크롤레인을 반응시켜, 증류 등에 의해, 그 반응 생성물과 아크릴로니트릴을 분리하는 방법, 1급 및/또는 2급 아미노기를 교환기로서 가지는 포러스(porous)형 이온교환수지와 접촉시키는 것에 의해 아크릴로니트릴 중의 아크롤레인을 제거하는 방법, 1급 및/또는 2급 아미노 관능기를 가지는 겔형의 약염기성 이온교환수지와 접촉시키는 것에 의해 아크릴로니트릴 중의 알데히드류, 실질적으로 아크롤레인을 저감시키는 방법을 들 수 있다.

아크릴로니트릴 중에 포함되는 아크롤레인의 농도는, 가스크로마토그래프법, 고속액체크로마토그래프법 등으로 정량할 수 있다.

제2의 발명에 있어서, 원료 아크릴로니트릴 중의 아크롤레인의 농도는 1ppm 이하이지만, 0.5ppm 이하가 보다 바람직하다.

아크롤레인의 농도가 상기 범위 내에 있으면, 니트릴히드라타제에 의한 촉매작용에 대해서, 아크롤레인의 반응 저해가 일어나지 않고, 또한, 얻어진 아크릴아미드를 이용하여, 색상이 뛰어나고, 수용성과 고분자량화가 양립한, 품질이 뛰어난 아크릴아미드계 중합체의 제조가 가능하게 된다.

제2의 발명에서 이용하는 아크릴로니트릴에 포함되는 아크롤레인의 농도는 1ppm 이하이지만, 더욱이 이 아크릴로니트릴 중에 포함되는 하이드로시안산의 농도가 5ppm 이하인 것이 바람직하다.

여기에서, 아크릴로니트릴 중에 포함되는 하이드로시안산의 농도가 5ppm 이하란, 제2의 발명의 원료로서 이용하는 아크릴로니트릴의 1kg 중에 포함되는 하이드로시안산의 양이 5mg 이하인 것을 의미하고 있다.

아크릴로니트릴 중에 포함되어 있는, 하이드로시안산의 농도를 1ppm 이하로 하는 방법에 관해서는, 예를 들면 일본 특허공개공보 평11-123098호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 하이드로시안산을 금속착체로 하여 제거하는 방법, 이온교환수지를 이용하는 방법, 알칼리 조건하에서 아크릴로니트릴에 하이드로시안산을 부가하는 방법 등을 들 수 있다.

또한, 아크릴로니트릴 중에 포함되는 하이드로시안산의 농도는, 알칼리 용액으로 추출 한 후 질산은을 이용한 적정법에 의해 구할 수 있다.

제2의 발명에 있어서, 아크릴로니트릴 중의 하이드로시안산의 농도는 5ppm 이하가 바람직하지만, 3ppm 이하가 보다 바람직하고, 1ppm 이하가 더욱 바람직하다.

더욱이 제2의 발명에 있어서는, 아크릴로니트릴에 포함되는 아크롤레인의 농도는 1ppm 이하인 것에 가하여, 아크릴로니트릴 중에 포함되는 옥사졸의 농도가 10ppm 이하인 것도 바람직하다.

여기에서, 아크릴로니트릴 중에 포함되는 옥사졸의 농도가 10ppm 이하란, 제2의 발명의 원료로서 이용하는 아크릴로니트릴의 1kg 중에 포함되는 옥사졸의 양이 10mg 이하인 것을 의미하고 있다.

아크릴로니트릴 중에 포함되어 있는, 옥사졸의 농도를 10ppm 이하로 하는 방법에 관해서는, 예를 들면, 일본 특허공개공보 소63-118305호 기재의, 아크릴로니트릴 중의 옥사졸을, H형의 양이온교환수지와 접촉시키는 방법을 들 수 있다.

또한 아크릴로니트릴 중에 포함되는 옥사졸의 농도는, 가스크로마토그래프법, 고속액체크로마토그래프법 등으로 정량할 수 있다.

제2의 발명에 있어서, 아크릴로니트릴 중의 옥사졸의 농도는 10ppm 이하가 바람직하지만, 5ppm 이하가 보다 바람직하고, 1ppm 이하가 더욱 바람직하다.

또한 제2의 발명에 있어서는, 제2의 발명에서 이용하는 아크릴로니트릴에 포함되는 아크롤레인의 농도가 상기 범위 내이며, 하이드로시안산의 농도가 5ppm 이하, 바람직하게는 3ppm 이하, 보다 바람직하게는 1ppm 이하, 또한, 옥사졸의 농도가 10ppm 이하, 바람직하게는 5ppm 이하, 보다 바람직하게는 1ppm 이하인 것이 바람직하다.

[니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 등]

제2의 발명에서는 상기 아크릴로니트릴을 원료로 하고, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물 균체 및 그 균체 처리물 등을 촉매로 하여 수화반응함으로써, 제2의 발명의 아크릴아미드를 얻을 수 있다.

제2의 발명에서 니트릴히드라타제란, 니트릴 화합물을 가수분해하여 대응하는 아미드 화합물을 생성하는 능력을 가지는 효소를 말한다. 여기에서, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물로서는, 니트릴 화합물을 가수분해하여 대응하는 아미드 화합물을 생성하는 능력을 가지는 니트릴히드라타제를 생성하고, 또한 아크릴아미드 수용액 중에서 니트릴히드라타제의 활성을 유지하고 있는 미생물이면, 특별히 제한되는 것은 아니다.

구체적으로는, 노카르디아(Nocardia)속, 코리네박테리움(Corynebacterium)속, 바실루스(Bacillus)속, 호열성의 바실루스속, 수도모나스(Pseudomonas)속, 마이크로코쿠스(Micrococcus)속, 로도크로우스(rhodochrous)종으로 대표되는 로도코쿠스(Rhodococcus)속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 크산토박터(Xanthobacter)속, 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 리조비움(Rhizobium)속, 크레브시엘라(Klebsiella)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 에르위니아(Erwinia)속, 에어로모나스(Aeromonas)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 아크로모박터(Achromobacter)속, 아그로박테리움(Agrobacterium)속 또는 서모필라(thermophila)종으로 대표되는 수도노카르디아(Pseudonocardia)속에 속하는 미생물을 적절한 예로서 들 수 있다.

또한, 상기 미생물로부터 클로닝한 니트릴히드라타제 유전자를 임의의 숙주에서 발현시킨 형질 전환체도 제2의 발명에서 말하는 미생물에 포함된다. 또, 여기에서 말하는 임의의 숙주에는, 후술의 실시예와 같이 대장균(Escherichia coli)을 대표예로서 들 수 있지만, 특히 대장균으로 한정되는 것도 것은 아니고, 고초균(Bacillus subtilis) 등의 바실루스속균, 효모나 방선균 등의 다른 미생물 균주도 포함된다. 그와 같은 것의 예로서, MT-10822(본 균주는, 1996년 2월 7일에 일본 이바라키켄 츠쿠바시 히가시 1정목 1번 3호의 통상산업성 공업기술원 생명공학 공업기술연구소에 수탁 번호 FERM　BP-5785로서, 특허수속상의 미생물의 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약에 근거하여 기탁되어 있다.)를 들 수 있다. 또한, 재조합 DNA 기술을 이용하여 상기 효소의 구성 아미노산의 1개 또는 2개 이상을 다른 아미노산으로 치환, 결실, 삭제 혹은 삽입하는 것에 의해, 아크릴아미드 내성이나 아크릴로니트릴 내성, 온도 내성을 더욱 향상시킨 변이형의 니트릴히드라타제를 발현시킨 형질 전환체도, 제2의 발명에서 말하는 미생물에 포함된다.

상기한 바와 같은 미생물을 이용하여, 아미드 화합물을 제조할 때에는 통상, 상기 미생물의 균체 혹은 균체 처리물을 이용한다. 균체는, 분자생물학, 생물공학, 유전자공학의 분야에 있어서 공지의 일반적인 방법을 이용하여 조제하면 좋다. 예를 들면, LB배지나 M9배지 등의 통상 액체배지에 상기 미생물을 식균한 후, 적당한 배양 온도(일반적으로는, 20℃~50℃이지만, 호열균의 경우는 50℃ 이상이라도 좋다)에서 생육시키고, 계속하여, 상기 미생물을 원심분리에 의해서 배양액으로부터 분리, 회수하여 얻는 방법을 들 수 있다.

또한, 제2의 발명에 있어서 미생물의 균체 처리물은, 상기 미생물 균체의 추출물이나 마쇄물, 상기 추출물이나 마쇄물의 니트릴히드라타제 활성 분획을 분리정제하여 얻어지는 후분리물, 상기 미생물 균체나 상기 균체의 추출물, 마쇄물, 후분리물을 적당한 담체를 이용하여 고정화한 고정화물 등을 가리키고, 이들은 니트릴히드라타제의 활성을 가지고 있는 한은 제2의 발명의 균체 처리물에 상당하는 것이다. 이들은, 단일의 종류를 이용하여도 좋고, 2종류 이상이 다른 형태인 것을 동시 혹은 서로 번갈아 이용하여도 좋다.

[수성 매체]

또한, 제2의 발명에 있어서 수성 매체란, 물, 또는 인산염 등의 완충제, 황산염이나 탄산염 등의 무기염, 알칼리금속의 수산화물, 혹은 아미드 화합물 등을 적당한 농도로 용해시킨 수용액을 말한다. 또, 본 명세서에 있어서, 제2의 발명에 있어서의 수성 매체를 「수성 매체(II)」라고도 한다.

[반응조건]

제2의 발명에 있어서, 수성 매체(II) 중의 아크릴로니트릴의 농도는, 반응 개시시에 있어서 상기 니트릴 화합물의 포화농도 이상의 농도이다. 그 농도의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 지나치게 대과잉의 니트릴 화합물의 공급은, 반응을 완결시키기 위해서 많은 촉매량 및 과대한 용적을 가지는 반응기, 및 예열을 위한 과대한 열교환기 등이 필요하게 되어, 설비면에서의 경제적 부담이 커지게 된다. 이 때문에, 아크릴로니트릴의 공급 농도로서는, 그것이 모두 대응하는 아크릴아미드로 전화(轉化)했을 때에 그 이론적인 생성액 농도가, 아크릴아미드인 경우는 40~80중량%의 범위로 되도록, 보다 구체적으로는 물 1중량부에 대해서 아크릴로니트릴 0.4~1.5중량부의 범위에서 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반응에서의 반응 시간은 촉매 사용량이나 온도 등의 조건에도 좌우될 수 있지만, 통상은 1~80시간의 범위이고, 바람직하게는 2~40시간의 범위이다.

반응 형식에 관해서는, 특별히 한정하는 것이 아니고, 회분식, 반회분식이라도 좋고, 연속식의 반응을 행하여도 좋다. 또한, 현탁상, 고정상, 이동상 등 어느 것이라도 좋지만, 통상은 교반기를 구비한 조형(槽型) 반응기, 플러그 플로우 반응기에서의 반응이 보다 바람직하고, 또한, 복수의 형식의 반응기를 조합시켜도 좋다.

촉매의 사용량에 관해서는, 반응조건이나 촉매의 종류, 및 그 형태에도 의존 하지만, 통상은 상기 미생물 건조균체 중량 환산으로, 반응액의 중량에 대해, 10~50000ppm, 바람직하게는 50~30000ppm이다.

또한, 수화반응은 통상은 상압 혹은 상압 부근에서 행해지지만, 수성 매체(II) 중으로의 니트릴 화합물의 용해도를 높이기 위해서 가압하에서 행할 수도 있다. 또한, 반응 온도에 관해서는, 수성 매체(II)의 빙점 이상이면 특별히 제한 되는 것은 아니지만, 통상은 0~50℃의 범위에서 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~40℃의 범위이다. 또한, 생성물이 반응액 중에 정출(晶出)한 슬러리 상태에서도 반응을 행할 수 있다. 또한, 상기 수화반응시에 있어서의 반응액의 pH는, 니트릴히드라타제 활성이 유지되고 있는 한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 pH6~10의 범위이고, 보다 바람직하게는 pH7~9의 범위이다.

또한, 니트릴히드라타제 활성을 유지한 아미노산 치환체의 취득을 부위특이적인 변이에 의해서 행하는 것도 가능하지만, 특정의 변이점과 치환되는 염기의 종류에 근거하여, 부위특이적인 변이 이외의 방법으로 조합하여 플라스미드를 구축하고, 그것을 숙주 세포에 도입하는 것으로도, 동일한 결과를 얻는 것이 가능하다.

예를 들면, 변이점에 상당하는 영역의 DNA의 염기서열이 아미노산 치환 후의 배열되는 염기서열을 가지는 DNA 단편을 DNA 신세사이저(synthesizer) 등으로 합성하여, 얻어진 단편과 별도로 분리해 둔 pPT-DB1의 상기 단편에 상당하는 영역을 치환하는 것에 의해, 목적으로 하는 재조합 플라스미드를 취득할 수 있다.

[아크릴아미드계 중합체의 제조]

제2의 발명의 아크릴아미드계 중합체는, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 아크릴아미드를 단독중합, 또는 아크릴아미드를, 아크릴아미드와 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하는 것에 의해, 제조할 수 있다.

*아크릴아미드와 공중합 가능한 불포화 단량체로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산 등의 불포화 카본산 및 그들의 염；

이들 중에서도 수용액 중합의 경우는, 통상, 아크릴아미드와 필요에 따라서 첨가하는 불포화 단량체와의 합계 농도가 5~90중량%이다.

상기한 중합개시제는 1종 단독으로 이용하여도 좋지만, 2종 이상 병용해도 좋다. 중합개시제의 양은, 통상, 단량체의 총 중량에 대해, 0.001~5중량%의 범위이다.

중합온도는 단일 중합개시제의 경우에는, 통상 0~120℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 5~90℃의 범위이다. 또한, 중합온도는 항상 일정한 온도로 유지할 필요 는 없고, 중합의 진행에 수반하여 적절히 변경해도 좋지만, 통상은 중합의 진행에 수반하여, 중합열이 발생하여 중합온도가 상승하는 경향이 있기 때문에, 필요에 따라서 냉각하는 경우도 있다.

또한 중합시의 수용액의 pH도 특별히 한정은 없지만, 필요에 따라서 pH를 조정하여 중합해도 좋다. 그 경우 사용 가능한 pH 조정제로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 등의 알칼리；인산, 황산, 염산 등의 광산；포름산, 아세트산 등의 유기산 등을 들 수 있다.

제2의 발명에 의해 얻어지는 중합체의 분자량은 특별히 제한은 없지만, 통상 10만~5000만의 범위이고, 바람직하게는 50만~3000만의 범위이다.

이와 같이 하여 얻어진 제2의 발명의 아크릴아미드계 중합체는, 수용성과 고분자량화가 양립된 중합체이고, 게다가 색상이 뛰어난 것이며, 응집제, 제지용 첨가제, 석유 회수제 등으로서 적절하게 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1. 제1의 발명의 실시예

또, 벤젠 농도의 측정은, 가스크로마토그래피 분석에 의했다. 가스크로마토그래피 분석의 측정 컬럼은 화학물질평가연구기구　G-950 1.2mm×40m(25㎛)를 이용하여, 캐리어 가스로서 He을 사용, FID 검출기에 의해 검출했다.

또한, 각 실시예 및 비교예에 있어서의 HPLC 분석은, 컬럼으로서 일본 분광제의 Finepak SIL C18-5(250×4.6φmm)를 이용하여, 4체적%의 아세토니트릴을 포함하는 10mM 인산 수용액을 전개액으로서 사용했다. 또한, 아크릴아미드, 메타크릴아미드는 220nm의 흡광도에 의해 검출했다.

[제조예 1-1]

반응 용기에 활성탄(내부 표면적 1000㎡/kg) 1kg을 가지는 활성탄 고정상 흡착제를 장입했다. 벤젠 농도가 26ppm인 아크릴로니트릴 a를 온도 10℃, 및 유속 200m/hr에서 아래쪽으로부터 윗쪽으로 펌프로 보내어 흡착제를 통과시켰다. 통과 후의 상기 아크릴로니트릴 중의 벤젠 농도를 측정한 결과, 벤젠 농도는 4.0ppm이었다. 이후, 활성탄 흡착처리 후의 아크릴로니트릴을 아크릴로니트릴 b라 부른다.

[제조예 1-2]

함유하는 벤젠 농도가 11ppm인 아크릴로니트릴 c를 그대로 이용했다.

[제조예 1-3]

함유하는 벤젠 농도가 8ppm인 메타크릴로니트릴을 그대로 이용했다.

균체의 조제

[조제예 1-1]

수도노카르디아ㆍ서모필라 JCM3095 유래 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 배양

500ml의 배플(baffle) 부착 삼각 플라스크에 배지 조성 1-1로 표시되는 조성의 배지 100ml를 조제하고, 121℃ㆍ20분간의 오토클레이브에 의해 멸균 후, 최종 농도가 50㎍/ml가 되도록 암피실린을 첨가한 것을 30개 준비했다. 각각의 배플 부착 삼각 플라스크에 MT-10822주(FERM BP-5785)를 일백균이씩 식균하고, 37℃ㆍ130rpm에서 20시간 배양했다. 각 배플 부착 삼각 플라스크 중의 배양액을 일괄로 한 후, 원심분리(15000G×5분간)에 의해 균체만을 배양액으로부터 분리하고, 계속하여, 50ml의 생리식염수에 상기 균체를 재현탁한 후에, 다시 원심분리를 행하여 습균체를 얻었다.

[배지 조성 1-1]

5.0g/L 효모 추출물

10.0g/L 폴리펩톤

5.0g/L NaCl

10.0mg/L 염화코발트ㆍ육수화물

40.0mg/L 황산제이철ㆍ칠수화물

pH7.5

[조제예 1-2]

로도코쿠스ㆍ로도크로우스 J-1주 유래 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 배양

일본 특허공개공보 평06-55148호 기재의 로도코쿠스ㆍ로도크로우스 J-1주(FERM BP-1478로 하여, 상기의 기탁기관에 특허수속상의 미생물 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약에 근거하여 기탁되어 있고, 만인에 대한 청구에 의해 분양된다)를 이용하여, 습균체를 얻었다.

500ml의 배플 부착 삼각 플라스크에 배지 조성 1-2로 표시되는 조성의 배지 100ml를 조제하고, 121℃ㆍ20분간의 오토클레이브에 의해 멸균했다. 이 배지에 일본 특허공고 평06-55148호 기재의 로도코쿠스ㆍ로도크로우스 J-1주(FERM BP-1478로 하여, 상기의 기탁기관에 특허수속상의 미생물의 기탁의 국제적 승인에 관한 부다페스트 조약에 근거하여 기탁되어 있고, 만인에 대한 청구에 의해 분양된다)를 일백균이 식균하고, 30℃ㆍ130rpm에서 72시간 배양했다. 원심분리(15000G×5분)에 의해 균체만을 배양액으로부터 분리하고, 계속하여, 50ml의 생리식염수에 상기 균체를 재현탁한 후에, 다시 원심분리를 행하여 습균체를 얻었다.

[배지 조성 1-2]

10.0g/L 글루코오스

0.5g/L 인산이수소일칼륨

0.5g/L 인산일수소이칼륨

0.5g/L 황산마그네슘ㆍ칠수화물

1.0g/L 효모 추출물

7.5g/L 펩톤

7.5g/L 요소

10.0mg/L 염화코발트ㆍ육수화물

pH7.2

[실시예 1-1]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(1)

조제예 1-1에서 얻어진 습균체를 20mM-TrisㆍHCl 완충액(pH7.5)에 의해 적당히 희석하고, 이것에 제조예 1-1에 기재한 아크릴로니트릴 b를, 반응액 전체의 아크릴로니트릴 농도가 20중량%가 되도록 첨가하고, 20℃에서 10분간 반응시켰다. 이 때, 수성 매체(I)(반응액 전체) 중의 벤젠 농도는, 0.8ppm이다. 반응 후, 반응액에 이것과 등량의 1M 인산 수용액을 첨가하여 반응을 정지시키고, 생성한 아크릴아미드 농도를 HPLC 분석에 의해 측정했다. 계속하여, 단위 습균체 및 단위 반응 시간당의 아크릴아미드의 생성속도(=반응속도)를 산출했다. 결과를 표 1-1에 나타낸다. 얻어진 반응속도를 100%로 하여, 실시예 1-2 및 실시예 1-3, 비교예 1-1, 비교예 1-2와 비교했다.

[실시예 1-2]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(2)

조제예 1-1에서 얻어진 습균체를 20mM-TrisㆍHCl 완충액(pH7.5)에 의해 적당히 희석하고, 이것에 제조예 1-2에 기재한 아크릴로니트릴 c를 20중량%가 되도록 첨가하여 20℃에서 10분간 반응시켰다. 이 때, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 2.2ppm이었다. 이하 실시예 1-1과 동일하게 조작했다. 결과를 표 1-1에 나타낸다.

[실시예 1-3]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(3)

제조예 1-1 기재의 아크릴로니트릴 b에 벤젠을 첨가하고, 아크릴로니트릴 중의 벤젠 농도가 20ppm이 되도록 조제했다. 사용하는 아크릴로니트릴을 상기 아크릴로니트릴로 대신하여, 실시예 1-1과 같이 조작했다. 이 때, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 4.0ppm이다. 결과를 표 1-1에 나타낸다.

[비교예 1-1]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(1)

사용하는 아크릴로니트릴을 제조예 1-1 기재의 아크릴로니트릴 a에 대신하여, 실시예 1-1과 동일하게 조작했다. 이 때, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 5.2ppm이었다. 결과를 표 1-1에 나타낸다.

[비교예 1-2]

*니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(2)

제조예 1-1 기재의 아크릴로니트릴 b에 벤젠을 첨가하고, 아크릴로니트릴 중의 벤젠 농도가 26ppm이 되도록 조제했다. 사용하는 아크릴로니트릴을 상기 아크릴로니트릴에 대신하여, 실시예 1-1과 동일하게 조작했다. 이 때, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 5.2ppm이다. 결과를 표 1-1에 나타낸다.

표 1-1로부터, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도를 4.0ppm 이하로 하는 것에 의해서 반응속도의 저하를 억제할 수 있고, 또한, 반응속도의 저하를 초래하는 원인물질이 벤젠인 것을 알 수 있다.

[실시예 1-4]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(4)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 실시예 1-1과 같이 조작했다. 결과를 표 1-2에 나타낸다. 얻어진 반응속도를 100%로 하여, 실시예 1-5, 비교예 1-3과 비교했다.

[실시예 1-5]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(5)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 실시예 1-3과 같이 조작했다. 결과를 표 1-2에 나타낸다.

[비교예 1-3]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(3)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 비교예 1-1과 같이 조작했다. 결과를 표 1-2에 나타낸다.

[실시예 1-6]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(6)

조제예 1-1에서 얻어진 습균체를 20mM-TrisㆍHCl 완충액(pH7.5)에 의해 적당히 희석하고, 이것에 제조예 1-3에 기재한 메타크릴로니트릴을 20중량%가 되도록 첨가하여 20℃에서 10분간 반응시켰다. 이 때, 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 1.6ppm이다. 반응액에 이것과 등량의 1M 인산 수용액을 첨가하여 반응을 정지시키고, 생성한 메타크릴아미드 농도를 HPLC 분석에 의해 측정했다. 계속하여, 단위 습균체 및 단위 반응 시간당의 메타크릴아미드의 생성속도(=반응속도)를 산출했다. 결과를 표 1-3에 나타낸다. 얻어진 반응속도를 100%로 하여, 실시예 1-7, 비교예 1-4와 비교했다.

[실시예 1-7]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(7)

제조예 1-3에서 기재한 메타크릴로니트릴에 벤젠을 첨가하고, 메타크릴로니트릴 중의 벤젠 농도가 20ppm이 되도록 조제했다. 사용하는 메타크릴로니트릴을 상기 메타크릴로니트릴에 대신하여, 실시예 1-6과 같이 조작했다. 이 때의 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 4.0ppm이다. 결과를 표 1-3에 나타낸다.

[비교예 1-4]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(4)

제조예 1-3에서 기재한 메타크릴로니트릴에 벤젠을 첨가하고, 메타크릴로니트릴 중의 벤젠 농도가 25ppm이 되도록 조제했다. 사용하는 메타크릴로니트릴을 상기 메타크릴로니트릴에 대신하여, 실시예 1-6과 같이 조작했다. 이 때의 수성 매체(I) 중의 벤젠 농도는, 5.0ppm이다. 결과를 표 1-3에 나타낸다.

[실시예 1-8]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(8)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 실시예 1-6과 같이 조작했다. 결과를 표 1-4에 나타낸다. 얻어진 반응속도를 100%로 하여, 실시예 1-9, 비교예 1-5와 비교했다.

[실시예 1-9]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(9)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 실시예 1-7과 같이 조작했다. 결과를 표 1-4에 나타낸다.

[비교예 1-5]

니트릴 화합물의 아미드 화합물로의 변환(5)

사용하는 습균체를 조제예 1-2에서 얻어진 습균체에 대신하여, 비교예 1-4와 같이 조작했다. 결과를 표 1-4에 나타낸다.

[표 1-1]

사용 니트릴 화합물：아크릴로니트릴

사용 균체：수도노카르디아ㆍ서포필러 유래 니트릴히드라타제 함유 미생물 균체

[표 1-2]

사용 니트릴 화합물：아크릴로니트릴

사용 균체：로도코쿠스ㆍ로도크로우스 유래 니트릴히드라타제 함유 미생물 균체

[표 1-3]

사용 니트릴 화합물：메타크릴로니트릴

[표 1-4]

사용 니트릴 화합물：메타크릴로니트릴

[실시예 1-10]

아크릴아미드의 제조

제1반응기로서 교반기를 구비한 1L 유리제 플라스크, 제2반응기로서 내경 5mm의 테플론(등록상표)제 튜브 20m를 준비했다. 제1반응기에는, 미리 400g의 물을 투입했다.

일본 특허공개 2001-340091호에 기재된 방법에 따라, 니트로릴히드라타제를 포함하는 균체의 배양을 행하고, 얻어진 습균체를 0.3mM-NaOH 수용액에 현탁했다. 이 현탁액과 아크릴로니트릴 b를, 각각 49g/h, 31g/h의 속도로, 교반을 행하면서, 제1반응기에 연속적으로 피드했다. 또한, 제1반응기의 액면 레벨을 일정하게 유지하도록, 반응액을 제1반응기로부터 80g/h의 속도로 연속적으로 뽑아냈다. 이 뽑아낸 액을 80g/h의 속도로 제2반응기에 연속적으로 피드하여, 제2반응기 내에서 반응을 더 진행시켰다.

제1반응기 및 제2반응기 모두 10~20℃의 온도의 수욕 중에 침지하고, 각 반응기 내부의 액온이 15℃가 되도록 온도제어를 행했다.

습균체의 0.3mM-NaOH 수용액에 대한 첨가량을, 제1반응기 출구에서의 아크릴아미드로의 전화율이 90% 이상이 되고, 또한 제2반응기 출구에서의 아크릴니트릴 농도가 검출한계 이하(100ppm 이하)가 되도록 조정했다. 아크릴아미드로의 전화율은 HPLC의 분석 결과로부터 구했다.

그 결과, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 2.5중량%로, 목적의 전화율을 달성할 수 있었다.

[비교예 1-6]

사용하는 아크릴로니트릴을 아크릴로니트릴 a에 대신하여, 실시예 1-10과 같은 조작을 행했다. 그 결과, 목적의 전화율을 달성하기 위해서 필요한 습균체의 첨가량은, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 3.0중량%이었다. 습균체의 첨가량은 실시예 1-10보다 많아, 벤젠의 반응 저해가 확인되었다.

[비교예 1-7]

아크릴로니트릴 b에 벤젠을 첨가하고, 아크릴로니트릴 중의 벤젠 농도가 26ppm이 되도록 조정했다. 사용하는 아크릴로니트릴을 상기 아크릴로니트릴에 대신하여, 실시예 1-10과 같은 조작을 행했다. 그 결과, 목적의 전화율을 달성하기 위해서 필요한 습균체의 첨가량은, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 3.0중량%이었다. 습균체의 첨가량은 실시예 1-10보다 많아, 벤젠의 반응 저해가 확인되었다.

[실시예 1-11]

실시예 1-10의 반응액을, 산성하(PH=5)에서 활성탄에 의해 처리하고 나서 습균체를 제거하고, 또한, 1N-NaOH에 의해 중화하여 상기 50중량%의 아크릴아미드 수용액을 얻었다.

얻어진 아크릴아미드 수용액에 물을 가하여 농도 20중량%의 아크릴아미드 수용액으로 했다. 이 20중량% 아크릴아미드 수용액 500g을 1L 폴리에틸렌 용기에 넣고, 18℃로 유지하면서, 질소를 통과하여 액 중의 용존산소를 제거하고, 즉시, 발포 스티롤제의 보온용 블록 중에 넣었다.

그 다음에, 200×10^-6mpm(아크릴아미드에 대한 몰비)의 4,4＇-아조비스(4-시아노발레리안산나트륨), 200×10^-6mpm의 디메틸아미노프로피오니트릴, 및 80×10^-6mpm의 과황산암모늄을 각각 소량의 물에 용해하여, 이 순서로 1L 폴리에틸렌 용기 중에 신속하게 주입했다. 이들의 시약에는, 미리 질소 가스를 통과시켜 두고, 또한, 주입 및 그 전후에는, 상기 폴리에틸렌 용기에도 소량의 질소 가스를 통과시켜 산소가스의 혼입을 방지했다.

시약을 주입하면, 몇분간의 유도기 후, 폴리에틸렌 용기의 내부의 온도가 상승하는 것이 확인되었으므로 질소 가스의 공급을 멈추었다. 약 100분간, 보온용 블록 중에서, 그대로의 상태에서 폴리에틸렌 용기를 유지한 바, 폴리에틸렌 용기의 내부의 온도가 약 70℃에 이르렀다. 따라서, 폴리에틸렌 용기를 보온용 블록으로부터 꺼내, 97℃의 물에 2시간 침지하고, 중합반응을 더 진행시켰다. 그 후 냉수에 침지하여 냉각하고, 중합반응을 정지했다.

이와 같이 하여 얻어진 아크릴아미드 폴리머의 함수(含水) 겔을 폴리에틸렌 용기로부터 꺼내, 작은 덩어리로 나누어, 잘게 써는 기계(mincer)로 갈아서 으깨었다. 이 갈아서 으깬 아크릴아미드 폴리머의 함수 겔을, 100℃의 열풍으로 2시간 건조하고, 고속 회전칼 분쇄기로 더 분쇄하여 건조분말상의 아크릴아미드 폴리머를 얻었다. 얻어진 건조분말상의 아크릴아미드 폴리머를 체로 걸러서, 32~42메쉬의 것을 분취하고, 이후의 시험에 제공하는 폴리머 샘플로 했다.

[비교예 1-8]

실시예 1-11과 같이 하여, 비교예 1-6에서 얻어진 반응액으로부터 20중량% 아크릴아미드 수용액을 얻고, 또한, 이 아크릴아미드 수용액을 중합하여 폴리머 샘플을 얻었다.

[비교예 1-9]

실시예 1-11과 같이 하여, 비교예 1-7에서 얻어진 반응액으로부터 20중량% 아크릴아미드 수용액을 얻고, 또한, 이 아크릴아미드 수용액을 중합하여 폴리머 샘플을 얻었다.

<아크릴아미드 폴리머의 시험법>

상기 실시예 1-11, 비교예 1-8, 비교예 1-9에서 얻어진 폴리머 샘플의 색조의 평가를 이하의 방법으로 행하였다.

수용성：수용성은, 1L 비이커에 물 600ml를 넣고, 정해진 형상의 교반 날개를 이용하여 25℃에서 교반하면서 폴리머 샘플 0.66g(순분 0.6g)을 첨가하고, 400 rpm으로 2시간 교반을 행하고, 얻어진 용액을 150메쉬의 금망으로 여과하여, 불용해분의 다소와 여과성으로부터, 수용성을 판단했다. 즉, 완전용해의 것을 ◎, 완전용해에 가까운 것을 ○, 불용해분이 있지만, 그것을 여별할 수 있는 것을 △, 여액의 통과가 늦고, 불용해분의 여과가 사실상 불가능한 것을 ×로 했다.

색조：폴리머의 색조에 관해서는 폴리머 분체를 육안으로 평가했다.

평가 결과를 표 1-5에 나타냈다.

[표 1-5]

2. 제2의 발명의 실시예

이하, 특별히 단정하지 않는 한, %, ppm는 중량 기준이다.

[실시예 2-1]

[니트로릴히드라타제를 포함하는 균체의 배양]

일본 특허공개 2001-340091호에 기재된 방법에 따라, 니트로릴히드라타제를 포함하는 균체의 배양을 행하여, 습균체를 얻었다.

[아크릴로니트릴의 정제]

1급 및/또는 2급 아미노기를 가지는 수지 다이아이온 WA-20(상품명, 미쓰비씨화성사제) 0.3l를 수세한 후, 내경 40mm, 길이 400mm의 SUS-304제 컬럼에 충전했다. 이 컬럼에 아크롤레인 2ppm을 포함하는 아크릴로니트릴을 6L/hr의 유량으로 통액(通液)했다. 컬럼 통액 후의 정제 아크릴로니트릴의 아크롤레인 농도를, 하기의 고속액체크로마토그래프법(검출한계 0.1ppm)으로 측정한 바, 0.9ppm이었다.

분석 조건：

고속액체크로마토그래프장치：LC-6A 시스템(주식회사 시마즈제작소제)

　　　　　　　　　　　　　(UV 검출기 파장 210nm, 컬럼온도 40℃)

분리 컬럼　　　　　　　　：L-Column　ODS Type-Waters　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　((재)화학품검사협회제)

　　　　　　　　　　　　　　(컬럼 사이즈：4.6mm×250mm)

용출액　　　　　　　　　　：20%(용적 기준)-아세토니트릴 수용액

　　　　　　　　　　　　　　(인산으로 pH2.5로 조정)

[아크릴아미드의 제조]

상기의 배양 방법으로 얻어진 습균체를 0.3mM-NaOH 수용액에 현탁했다. 이 현탁액과 아크릴로니트릴을, 각각 49g/h, 31g/h의 속도로, 교반을 행하면서, 제1반응기에 연속적으로 피드했다. 더욱이, 제1반응기의 액면 레벨을 일정하게 유지하도록, 반응액을 제1반응기로부터 80g/h의 속도로 연속적으로 뽑아냈다. 이 뽑아낸 액을 80g/h의 속도로 제2반응기에 연속적으로 피드하여, 제2반응기 중에서 반응을 더 진행시켰다.

그 결과, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 2.5중량%로서, 목적의 전화율을 달성할 수 있었다.

[비교예 2-1]

원료 아크릴로니트릴을 이온교환처리하지 않고 이용한 것 이외에는, 실시예 2-1과 동일한 조작을 행했다. 그 결과, 목적의 전화율을 달성하기 위해서 필요한 습균체의 첨가량은, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 2.8중량%이었다. 습균체의 첨가량은 실시예 2-1보다 많아, 아크롤레인의 반응 저해가 확인되었다.

[비교예 2-2]

실시예 2-1에서 얻어진 정제 아크릴로니트릴에 아크롤레인을 첨가하고, 아크릴로니트릴 중의 아크롤레인 농도가 2ppm이 되도록 조정했다. 이 아크릴로니트릴을 사용하여, 실시예 2-1과 같이 아크릴아미드의 제조를 실시했다. 그 결과, 목적의 전화율을 달성하기 위해서 필요한 습균체의 첨가량은, 0.3mM-NaOH 수용액에 대해, 습균체 2.8중량%이었다. 습균체의 첨가량은 실시예 2-1보다 많아, 아크롤레인의 반응 저해가 확인되었다.

[실시예 2-2]

실시예 2-1의 반응액을, 산성하(PH=5)에서 활성탄에 의해 처리하고 나서 습균체를 제거하고, 1N-NaOH에 의해 더 중화하여 50중량%의 아크릴아미드 수용액을 얻었다.

얻어진 아크릴아미드 수용액에 물을 가하여 농도 20중량%의 아크릴아미드 수용액으로 했다. 이 20중량% 아크릴아미드 수용액 500g을 1L 폴리에틸렌 용기에 넣고, 18℃로 유지하면서, 질소를 통과하여 액중의 용존산소를 제거하고, 즉시, 발포스티롤제의 보온용 블록 중에 넣었다.

그 다음에, 200×10^-6mpm(아크릴아미드에 대한 몰비)의 4,4'-아조비스(4-시아노발레리안산나트륨), 200×10^-6mpm의 디메틸아미노프로피오니트릴, 및 80×10^-6mpm의 과황산암모늄을 각각 소량의 물에 용해하여, 이 순서로 1L 폴리에틸렌 용기 중에 신속히 주입했다. 이들 시약에는, 미리 질소 가스를 통과시켜 두고, 또한, 주입 및 그 전후에는, 상기 폴리에틸렌 용기에도 소량의 질소 가스를 통과시켜, 산소가스의 혼입을 방지했다.

시약을 주입하면, 몇 분간의 유도기 후, 폴리에틸렌 용기의 내부의 온도가 상승하는 것이 확인되었으므로 질소 가스의 공급을 멈추었다. 약 100분간, 보온용 블록 중에서, 그대로의 상태에서 폴리에틸렌 용기를 유지한 바, 폴리에틸렌 용기의 내부의 온도가 약 70℃에 이르렀다. 따라서, 폴리에틸렌 용기를 보온용 블록으로부터 꺼내, 97℃의 물에 2시간 침지하고 중합반응을 더 진행시켰다. 그 후 냉수에 침지하여 냉각하고, 중합반응을 정지했다.

이와 같이 하여 얻어진 아크릴아미드 폴리머의 함수 겔을 폴리에틸렌 용기로부터 꺼내, 작은 덩어리로 나누어 잘게 써는 기계로 갈아서 으깨었다. 이 갈아서 으깬 아크릴아미드 폴리머의 함수 겔을, 100℃의 열풍으로 2시간 건조하고, 고속 회전칼 분쇄기로 더 분쇄하여 건조 분말상의 아크릴아미드 폴리머를 얻었다. 얻어진 건조분말상의 아크릴아미드 폴리머를 체로 걸러, 32~42메쉬의 것을 분취하고, 이후의 시험에 제공하는 폴리머 샘플로 했다.

[실시예 2-3]

실시예 2-1의 반응에서 이용한 정제 아크릴로니트릴을, 또한, 6L/hr의 유량으로, 수세한 0.3L의 다이아이온 WA-20을 충전한 내경 40mm, 길이 400mm의 SUS-304제 컬럼에 통액했다. 컬럼 통액 후의 정제 아크릴로니트릴 중의 아크롤레인 농도는 0.4ppm이었다.

이 아크릴로니트릴을 사용하여, 실시예 2-1 및 실시예 2-2와 동일하게 하여, 20중량% 아크릴아미드 수용액을 얻고, 또한, 이 아크릴아미드 수용액을 중합하여 폴리머 샘플을 얻었다.

[비교예 2-3]

실시예 2-2와 같이 하여, 비교예 2-1에서 얻어진 반응액으로부터 20중량% 아크릴아미드 수용액을 얻고, 또한, 이 아크릴아미드 수용액을 중합하여 폴리머 샘플을 얻었다.

[비교예 2-4]

실시예 2-2와 같이 하여, 비교예 2-2에서 얻어진 반응액으로부터 20중량% 아크릴아미드 수용액을 얻고, 또한, 이 아크릴아미드 수용액을 중합하여 폴리머 샘플을 얻었다.

<아크릴아미드 폴리머의 시험법>

상기 실시예 2-2, 실시예 2-3, 비교예 2-2에서 얻어진 폴리머 샘플의 수용성의 평가, 표준 점도의 측정, 및 색조의 평가를 이하의 방법으로 행하였다.

수용성：수용성은, 1L 비이커에 물 600ml를 넣어, 정해진 형상의 교반 날개로 25℃에서 교반하면서 폴리머 샘플 0.66g(순분 0.6g)을 첨가하고, 400rpm에서 2시간 교반을 행하여, 얻어진 용액을 150메쉬의 금망으로 여과하여, 불용해분의 다소와 여과성으로부터, 수용성을 판단했다. 즉, 완전용해의 것을 ◎, 완전용해에 가까운 것을 ○, 불용해분이 있지만, 그것을 여별할 수 있는 것을 △, 여과액의 통과가 늦고, 불용해분의 여과가 사실상 불가능한 것을 ×로 했다.

표준 점도：상기의 수용성 시험에 의해 얻어지는 여과액은, 농도 0.1중량%의 폴리머 수용액이지만, 이것에 1M 농도 상당의 염화나트륨을 가하고, BL형 점도계로 BL 어댑터를 이용하여 25℃, 로터 회전수 60rpm으로 점도를 측정했다(표준 점도). 이와 같은 방법으로 얻어지는 표준 점도는 분자량의 상관값으로서 관용된다.

평가 결과를 표 2-1에 나타냈다.

[표 2-1]

*) 여과액의 통과가 늦고, 사실상 여과가 불가능하기 때문에, 여과액의 점도는 측정 불능

제1의 발명에 의하면, 니트릴히드라타제를 이용한 반응에 의해, 니트릴 화합물로부터 대응하는 아미드 화합물을 효율적으로 제조할 수 있으므로, 공업적으로 실시하는데 유용하다.

Claims

니트릴히드라타제 활성을 가지는 촉매의 존재하, 수성 매체 중에서 니트릴 화합물로부터 아미드 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 수성 매체 중의 벤젠 농도가 4.0ppm 이하인 것을 특징으로 하는 아미드 화합물의 제조방법.
제 1항에 있어서, 니트릴히드라타제가 수도노카르디아속 유래, 또는 로도코쿠스속 유래 니트릴히드라타제인 아미드 화합물의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 니트릴 화합물이 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴인 아미드 화합물의 제조방법.
제 1항에 기재된 아미드 화합물을 단독중합, 또는 상기 아미드 화합물을, 아미드 화합물과 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하여, 아미드계 중합체를 제조하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 아미드 화합물이 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드인 아미드계 중합체를 제조하는 방법.
아크롤레인의 농도가 1ppm 이하인 아크릴로니트릴을, 수성 매체 중에서, 니트릴히드라타제를 함유하는 미생물의 균체, 또는 그 균체 처리물에 의해 수화반응시켜, 아크릴아미드를 제조하는 방법.
제 6항에 기재된 아크릴아미드를 단독중합, 또는 상기 아크릴아미드를, 아크릴아미드와 공중합 가능한 적어도 1종의 불포화 단량체와 공중합하여, 아크릴아미드계 중합체를 제조하는 방법.