KR820000822B1 - Process for producing salts of pyruvic acid - Google Patents

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KR820000822B1
KR820000822B1 KR7901216A KR790001216A KR820000822B1 KR 820000822 B1 KR820000822 B1 KR 820000822B1 KR 7901216 A KR7901216 A KR 7901216A KR 790001216 A KR790001216 A KR 790001216A KR 820000822 B1 KR820000822 B1 KR 820000822B1
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다다미쓰 기요우라
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마쓰바야 세이이찌
미쓰이 도오아쓰 가가꾸 가부시기 가이샤
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/185Saturated compounds having only one carboxyl group and containing keto groups
    • C07C59/19Pyruvic acid

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Abstract

Title salts were produced by oxidizing salts of lactic acid with an O2-contg. gas in a H2O-contg. solvent in the presence of a catalyst optionally supported on Al2O3 or C and comprising >=1 of Pt or Pd together with >=1 of Pb, Sn, Te, In, Bi, and compds. of these elements. Thus, Na pyruvate was prepd. by blowing air through a mixt. of aq. Na lactate and a catalyst comprising activated C powder supporting 3 wt. % Pt and 5 wt. % Pb (NO3)2 at 45≰ for w h.

Description

피루빈산염의 제조방법Method for preparing pyruvate

본 발명은 유산염을 함산소 함유가스에 의하여 산화하여 피루빈산염을 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel process for producing pyruvate salts by oxidizing lactates with an oxygen containing gas.

피루빈산 또는 그의 염은 생체내 물질대사 경로에 있어서의 중요한 중간체이며, 또한 인돌과 피루빈산염 및 암모니아에 트립토파나아제를 작용시키는 발효법에 의하여 L-트립토판을 제조하는 중요한 원료가 된다. 이밖에도 피루빈산염 암모니아 및 황화수소를 원료로 하는 발효법에 의한 L-시스틴의 제조원료, 또는 카티코올, 피루빈산염 및 암모니아로부터 발효법에 의한 L-DOPA의 제조원자료로서 중요한 용도를 갖는 유용한 화합물이다.Pyrubinic acid or a salt thereof is an important intermediate in the metabolic pathway in vivo and is also an important raw material for producing L-tryptophan by a fermentation method in which tryptopanase is applied to indole, pyruvate and ammonia. In addition, it is a useful compound having an important use as a raw material for the production of L-cystine by fermentation method using pyruvate ammonia and hydrogen sulfide as raw materials, or as a raw material for the production of L-DOPA by fermentation method from caticool, pyruvate and ammonia.

종래, 피루빈산 또는 피루빈산염의 제조에는 예를 들어,Conventionally, for the production of pyruvic acid or pyruvate, for example,

(1) 시안화 소오다와 염화아세틸을 반응시켜서 시안화 아세틸을 합성하고 이를 가수분해하는 방법,(1) a method of synthesizing and hydrolyzing acetyl cyanide by reacting soda cyanide with acetyl chloride;

(2) 주석산을 황산수소칼륨의 존재하에 건류시키는 방법,(2) distilling tartaric acid in the presence of potassium hydrogen sulfate;

(3) 젖산을 원료로 하여 발효법에 의하여 제조하는 방법,(3) a method of producing by fermentation method using lactic acid as a raw material,

(4) 젖산에스테르를 과망간산 칼륨등으로 산화하는 방법,(4) a method of oxidizing lactic acid ester with potassium permanganate,

(5) 프로필렌글리콜을 산화하는 방법,(5) a method of oxidizing propylene glycol,

등의 여러 가지 방법이 제안되어 있다.Various methods, such as these, are proposed.

그러나, 상기 (1)의 방법으로는 원료가 고가이고, 수율이 낮으며 부생성물이 많아 분리정제가 곤란하고, (2)의 방법으로는 원료의 주석산이 고가이고 부원료인 황산수소칼륨을 대량으로 소모하는 결점을 가지며 수율도 별로 양호하지 못하고, (3)의 방법으로는 α-케토글루타르산을 부생하고, 젖산에스테르를 시약으로 산화하는 (4)의 방법은 예를 들어 과망간산 칼륨을 대량 이상 소모하고 더욱이 망간을 회수하여 재산화하는 것은 극히 번잡하다. 더욱이 (5)의 프로필렌글리코올 산화하는 방법은 피루빈산염 이외에 다량의 젖산염 등이 부생하여 피루빈산염을 주생성물로서 얻는 목적으로는 적합하지 않다. 이와 같이 종래법에 의한 피루빈산의 제조법에는 여러 가지 결점이 있다.However, in the method of (1), the raw material is expensive, the yield is low, and the by-products are difficult to separate and purify, and in the method of (2), the tartaric acid of the raw material is expensive and the secondary raw material is potassium hydrogen sulfate in large quantities. In the method of (3), by-producing α-ketoglutaric acid and oxidizing the lactic acid ester with a reagent, for example, a large amount or more of potassium permanganate is produced. It is extremely cumbersome to consume and further recover and reclaim manganese. Further, the propylene glycol alcohol oxidation method of (5) is not suitable for the purpose of obtaining pyruvate as a main product by producing a large amount of lactic acid salt or the like as well as pyruvate. Thus, the manufacturing method of pyruvic acid by the conventional method has various drawbacks.

본 발명의 목적은 종래법이 갖는 결점을 갖지 않는 피루빈산염의 신규하며 개량된 제조방법을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a novel and improved method for producing pyruvate which does not have the drawbacks of the prior art.

본 발명의 또 하나의 목적은 신규한 촉매의 존재하여 물함유 용매중에서 유산염을 산화하여 피루빈산염을 제조하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.It is another object of the present invention to provide a process for the preparation of pyruvate salts by oxidation of lactate in a water-containing solvent in the presence of a novel catalyst.

본 발명의 또 하나의 목적은 얻어진 반응액으로부터 피루빈산염을 단리하기 위한 신규방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a novel method for isolating pyruvate from the reaction solution obtained.

본 발명의 목적은 젖산염을 물함유용매중에서 촉매의 존재하에 산소함유 가스로 산화함으로써 달성된다. 여기서, (a) 백금 및 파라듐으로 되는 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소, 및 (b) 아연, 주석, 텔루륨, 인듐 및 비스무스로 되는 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소 또는 이 원소의 화합물을 함유하는 촉매가 사용된다.The object of the present invention is achieved by oxidizing lactate to an oxygen containing gas in the presence of a catalyst in a water containing solvent. Wherein (a) at least one element selected from the group consisting of platinum and palladium, and (b) at least one element selected from the group consisting of zinc, tin, tellurium, indium and bismuth or compounds of this element Containing catalyst is used.

이와 같이 하여 얻어진 피루빈산염 용액은 필요에 따라 농축되고 이어서 이소프로필알콜이 그것에 첨가되어 고체의 피루빈산염이 단리된다.The pyruvate solution thus obtained is concentrated as necessary and isopropyl alcohol is then added thereto to isolate the solid pyruvate.

본 발명의 방법에 있어서의 촉매는 백금 또는( 및) 파라듐에, 제2, 제3성분으로서 아연, 주석, 텔루륨, 인듐 및 비스무스로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소 또는 원소의 화합물을 함유하는 것이 사용된다.The catalyst in the process of the invention comprises at least one element or compound of platinum or (and) palladium selected from the group consisting of zinc, tin, tellurium, indium and bismuth as the second and third components. Containing is used.

제2, 제3성분으로서, 상기 군으로 이루어지는 원소 또는 원소의 화합물을 함유하지 않는, 귀금속만을 함유하는 촉매를 사용한 경우에서 피루빈산염의 생성은 근소하든지 아니면 실질적으로 영이고, 피루빈산을 수율좋게 취득하기 위하여는 상기 그룹에서 선택된 제2, 제3성분의 첨가가 필수요건이 된다.As the second and third components, in the case of using a catalyst containing only a noble metal containing no element or compound of the above group, the production of pyruvate is little or substantially zero, yielding pyruvic acid. In order to obtain good, addition of the 2nd, 3rd component selected from the said group becomes a requirement.

통상적원료, 귀금속 촉매에 제2, 제3성분으로서 비금속을 첨가하여 사용하는 촉매로서는 예를 들어 린드라 촉매가 저명하다. 린드라촉매는 파라듐을 초산염으로 피독(被毒)하고, 아세틸렌 결합을 올레핀 결합까지 수소첨가하고, 올레핀 결합은 파라핀으로까지 수소첨가되지 않도록 촉매활성을 연화합물에 의한 피독작용으로 저하시켜 선택율을 향상시킨 것이다.As a catalyst used by adding a base metal as a 2nd and 3rd component to a normal raw material and a noble metal catalyst, a rindra catalyst is famous, for example. Rindra catalyst poisons paradium with acetate, hydrogenates acetylene bonds to olefin bonds, and decreases catalytic activity by poisoning by soft compounds so that olefin bonds are not hydrogenated to paraffins. It is an improvement.

그런데, 본 발명의 방법에 의한 백금 또는(및) 파라듐에 제2, 제3성분으로서 예를 들어 연화합물을 첨가한 촉매는 린드라 촉매와는 달라, 아연에 촉매활성은 상승하고 산화반응에 의한 산소의 흡수속도가 대폭 상승한다.By the way, a catalyst in which, for example, a soft compound is added to platinum or (and) palladium as a second or third component by the method of the present invention is different from a rindra catalyst, and thus the catalytic activity increases to zinc and the oxidation reaction is increased. Absorption rate of oxygen increases significantly.

즉 본 발명의 방법에 의한 촉매는 비금속화합물에 의한 귀금속의 피독으로 인한 선택율의 향상에 있는 것이 아니고, 비금속의 첨가에 의한 귀금속 촉매의 활성향상에 있다. 이리하여 본 발명의 방법에 의한 촉매를 사용함으로써 젖산염에서 종래 생각할 수 없었던 정도의 좋은 수율로 피루빈산염이 생성된다.That is, the catalyst according to the method of the present invention does not improve the selectivity due to poisoning of the noble metal by the nonmetallic compound, but improves the activity of the noble metal catalyst by addition of the nonmetal. Thus, by using the catalyst according to the method of the present invention, pyruvate is produced in lactic acid salt with a good yield that is not previously conceivable.

본 발명에 있어서 사용되는 촉매는 백금 및(또는) 파라듐 성분 이외에 상술한 제2, 제3성분을 함유하는 것이 필수요건이고, 통상과 같은 백금, 또는(및) 파라듐 혹은 이것은 담체에 담지시킨 촉매를 사용한 경우에는 피루빈산의 생성은 근소 또는 실질적으로 영이다.It is essential that the catalyst used in the present invention contain the above-mentioned second and third components in addition to the platinum and / or palladium components, and the platinum, or (and) paradium or the like supported on a carrier When a catalyst is used the production of pyruvic acid is near or substantially zero.

이들 촉매성분은 단독으로 사용할 수도 있으나, 통상은 담체상에 상술한 촉매성분 등을 담지하여 사용하는 것이 공업상 유리하다.Although these catalyst components may be used alone, it is usually industrially advantageous to use the catalyst components described above on a carrier.

담체로서는 활성탄, 알루미나, 규조로, 경석 또는 마그네시아 등이 사용되는데, 통상 활성탄 또는 알루미나 등이 많이 사용된다.As the carrier, activated carbon, alumina, diatom, pumice or magnesia and the like are used, but usually activated carbon or alumina is used.

촉매성분의 담체상에 대한 담지량은 상기한 백금 또는( 및) 파라듐을 담지하는 경우 0.1 내지 20중량%, 바람직하기로는 0.5내지 10중량%의 범위이고 특히 1 내지 5중량%의 범위가 많이 사용된다.The amount of the catalyst component supported on the carrier is in the range of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, particularly in the range of 1 to 5% by weight, when supporting platinum or (and) palladium. do.

상기한 백금 또는( 및) 파라듐에 아연, 주석, 텔루륨, 인듐 및 비스무스로 이루어지는 그룹에서 선택된 원소, 또는 원소의 화합물의 적어도 1종은 제2, 제3성분으로서 첨가하여 담지시킬 때의 담지량의 합계는 0.1~20중량%, 바람직하기로는 0.5 내지 10중량%의 범위가 사용된다. 백금족 원소의 사용형태는 통상은 원소상이고 산화물 등의 화합물의 형태로서는 사용할 수가 있다.Support amount when at least one of the elements selected from the group consisting of zinc, tin, tellurium, indium and bismuth, or a compound of the elements is added to and supported as the second and third components on the platinum or (and) paradium The total of 0.1 to 20% by weight, preferably in the range of 0.5 to 10% by weight is used. The use form of a platinum group element is usually elemental, and can be used as a form of compounds, such as an oxide.

제2, 제3성분은 원소상 또는 화합물의 형태이고, 화합물로서는 산화물, 수산화물, 질산염, 황산염, 할로겐화물, 탄산염 또는 유기산염 등이다.The second and third components are in the form of elements or compounds, and the compound is an oxide, hydroxide, nitrate, sulfate, halide, carbonate or organic acid salt.

본 발명의 방법에서 사용되는 촉매는 통상법, 예를 들어 염화백금산 수용액과 실산염 수용액과를 소정량씩 혼합하고, 이것을 담체에 침지시켜 프로말린 등으로 환원처리함으로써 제조된다.The catalyst used in the method of the present invention is prepared by a conventional method, for example, by mixing a predetermined amount of an aqueous solution of chloroplatinic acid and an aqueous solution of siloxane, and immersing it in a carrier and reducing the product with promalin or the like.

또한, 시판되고 있는 귀금속 촉매도 역시 본 발명 방법에 사용할 수가 있다. 즉, 시판의 귀금속 담지촉매에 제2, 제3성분을 침지처리 등의 방법으로 담지시켜서 촉매에 사용할 수가 있다. 예를 들면, 시판의 파라듐활성탄 분말 촉매에 초산연 또는 질산연 수용액을 침지시켜서 촉매를 조제한다.Commercially available noble metal catalysts can also be used in the process of the present invention. That is, the second and third components can be supported on a commercially supported noble metal supported catalyst by a method such as immersion treatment and used for the catalyst. For example, a catalyst is prepared by immersing a lead acetate or lead nitrate aqueous solution in a commercially available palladium activated carbon powder catalyst.

혹은, 산화반응조작을 실시할 시의 반응액 중에, 예를 들어 활성탄 분말에 담지시킨 백금촉매를 투입교반하면서 반응액중에 제2, 제3성분의 수용성 화합물을 첨가함으로써 촉매를 조제할 수 있다.Alternatively, the catalyst can be prepared by adding a water-soluble compound of the second and third components to the reaction solution while the platinum catalyst supported on the activated carbon powder is stirred, for example, in the reaction solution during the oxidation reaction operation.

촉매의 사용량은 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 현탁상(懸濁床)의 경우, 반응액 1ℓ에 대하여 담지촉매 5 내지 100g의 범위가 많이 사용된다.촉매는 반응 후 여별하여 장기간에 걸쳐 반복사용할 수가 있다.The amount of the catalyst to be used is not particularly limited. For example, in the case of the suspended phase, a range of 5 to 100 g of a supported catalyst is used per 1 L of the reaction solution. There is a number.

본 발명의 방법의 원료물질인 젖산염은 아세트알데히드와 청산을 원료로 하여 공업적으로 대량 제조되어 안가로 공급되고 있다. 젖산염의 종류로서는 젖산소오다, 젖산칼륨 등의 젖산의 알칼리 금속염, 젖산 칼슘 등의 젖산의 알칼리토류염 혹은 잦산암모늄 등이 사용되는데, 통상은 젖산소오다가 많이 사용된다.Lactic acid salt, which is a raw material of the method of the present invention, is industrially produced in large quantities using acetaldehyde and cyanide as a raw material, and is supplied at safety. As a kind of lactic acid salt, alkali metal salts of lactic acid, such as sodium lactate and potassium lactate, alkaline earth salts of lactic acid, such as calcium lactate, or ammonium sulfate, etc. are used, Usually, sodium lactate is used a lot.

본 발명 방법에 있어서 사용되는 물함유 용매로서는 물이 적합하지만, 물과 다른 용매, 예를 들어, 디메틸포름아시도, 디에틸렌글리코올의 에테르류, 디옥산, 또는 터셔리부부틸알코올 등의 물과 혼합하는 용매와의 혼합용매도 사용할 수가 있다.Although water is suitable as a water-containing solvent used in the method of the present invention, water and other solvents, for example, water such as dimethylform acid, ethers of diethylene glycol, dioxane or tert-butyl butyl alcohol A mixed solvent with a solvent to be mixed with can also be used.

젖산염의 물함유용매중의 농도는 2 내지 30중량%가 좋으나, 특히 5 내지 20중량%가 바람직하다.The concentration of the lactic acid salt in the water-containing solvent is preferably 2 to 30% by weight, particularly preferably 5 to 20% by weight.

젖산염의 농도가 너무나 희박하면 반응생성물을 농축하기 위한 반응이 다대하게 되고 또, 반응액의 교반 및 공기 취입 등의 에너지 소비가 증대되므로 바람직하지 못하다. 한편, 젖산염의 농도가 상기 범위보다 높으면 반응속도가 저하되고 부반응도 증가되므로 좋지 못한 결과를 가져온다. 본 발명 방법에서 사용되는 산소함유가스는 산소, 공기, 산소를 공기 또는 질소 등의 불활성 가스로 희석한 것, 혹은 공기를 질소 등의 불활성 가스로 희석한 것이다. 이중에서는 공기를 사용하는 것이 특히 좋다.If the concentration of the lactic acid salt is too lean, it is not preferable because the reaction for concentrating the reaction product becomes large, and energy consumption such as stirring of the reaction liquid and blowing of air increases. On the other hand, if the concentration of lactate is higher than the above range, the reaction rate is lowered and the side reactions are also increased, resulting in poor results. The oxygen-containing gas used in the method of the present invention is one obtained by diluting oxygen, air or oxygen with an inert gas such as air or nitrogen, or by diluting air with an inert gas such as nitrogen. Of these, it is particularly good to use air.

본 발명에 있어서 반응온도는 실온 100℃가 좋고, 특히 35 내지 70℃의 범위가 바람직하다. 반응온도가 상기한 범위보다 낮으면, 반응 속도가 느려서 실용적이 못된다.In this invention, reaction temperature has good room temperature 100 degreeC, and the range of 35-70 degreeC is especially preferable. If the reaction temperature is lower than the above range, the reaction rate is slow and not practical.

또한, 온도가 상기한 범위보다 높으면 부반응 생성물이 많아지고 수율이 저하되므로 바람직하지 않다.In addition, if the temperature is higher than the above-mentioned range, the number of side reaction products increases and the yield decreases, which is not preferable.

반응압력은 상압 내지 10kg/㎠ 가 좋고, 특히 상압 내지 5kg/㎠가 바람직하나, 통상은 상압을 사용하는 것이 유리하다. 산소분압은 0.2 내지 2kg/㎠ 특히 0.2 내지 1kg/㎠가 좋은데 0.2kg/㎠이하에서 반응을 실시할 수도 있다. 반응압(산소분압)을 높이면 반응속도는 증가되지만 촉매를 장기간 반복하여 사용할 때에 너무 산소분압이 높은 조건에서 반응조작을 실시하면, 촉매활성의 저하를 가속함으로, 상기한 범위보다 높은 압력을 사용하는 것은 바람직하지 못하다.The reaction pressure is preferably from normal pressure to 10 kg / cm 2, particularly preferably from atmospheric pressure to 5 kg / cm 2, but it is usually advantageous to use atmospheric pressure. The oxygen partial pressure is preferably 0.2 to 2 kg / cm 2, particularly 0.2 to 1 kg / cm 2, but the reaction may be performed at 0.2 kg / cm 2 or less. Increasing the reaction pressure (oxygen partial pressure) increases the reaction rate, but if the reaction operation is carried out under a condition where the oxygen partial pressure is too high when the catalyst is used repeatedly for a long time, it accelerates the decrease of the catalytic activity, thereby using a pressure higher than the above range. It is not desirable.

반응에 요하는 시간은 촉매의 사용량 및 반응온도 등으로 결정되는데, 통상은 회분식 반응의 경우, 0.5 내지 5시간의 범위이다.The time required for the reaction is determined by the amount of the catalyst used, the reaction temperature, and the like, and is usually in the range of 0.5 to 5 hours in the case of a batch reaction.

본 발명의 방법은 회분식 또는 연속식의 어느 방법에 의하여도 실시할 수 있다. 반응기의 형식은 교반조식 혹은 기포탑식이 많이 사용되고, 촉매상은 현탁상이 많이 사용되는데, 고정방식으로도 실시할 수 있다.The method of the present invention can be carried out by any of batch or continuous methods. The reactor type is agitated or bubble column type, the catalyst phase is used a lot of suspension phase, it can be carried out in a fixed manner.

반응 후의 반응 수용액으로부터 촉매를 여별하고 그것을 농축하면 피루빈산염의 수용액을 얻을 수가 있다. 효소를 사용하여 아미노산을 제조하는 원료물질로서 상기 피루빈산염의 수용액을 그대로 사용할 수가 있다. 유리된 피르빈산을 얻기 위해서는 산으로 중화하든지 아니면 이온교환수지로 처리하는 등의 통상법을 사용한다.An aqueous solution of pyruvate can be obtained by filtering the catalyst from the reaction aqueous solution after the reaction and concentrating it. The aqueous solution of the pyruvate salt can be used as it is as a raw material for producing an amino acid using an enzyme. In order to obtain free pyrvinic acid, conventional methods such as neutralizing with an acid or treating with an ion exchange resin are used.

반응생성액에서 촉매를 여별한 용액에서 피루빈산염, 예를 들어 피루빈산 소오다를 단리하기 위해서는 다음의 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 피루빈산염은 열안정성이 나쁘고 그 피루빈산염을 함유하는 수용액을 다만 증발건고시키는 것만으로서 중합물이 생성하거나 탈탄산하여 초산염이 부생되거나 등, 젓산염을 산화한 반응액에서 고체의 피루빈산염을 고순도로 얻는 일은 곤란하다.In order to isolate pyruvate, for example, soda pyruvate, from the solution which is separated from the catalyst in the reaction product, it is preferable to use the following method. In other words, pyruvate is poor in thermal stability, and only by evaporating and drying an aqueous solution containing the pyruvate, polymer is produced or decarbonated to produce acetate by-products, etc. It is difficult to obtain acid salts in high purity.

그러나, 상기한 곤란은 피루빈산염함유 수용액과 이소프로필알코올과를 혼합함으로써 제거되었다. 이소 프로필알코올과 피루빈산염을 함유하는 수용액과를 혼합하면, 피루빈산염이 고체로서 석출됨으로, 이것을 여과분리 세척함으로써 피루빈산염이 단리된다.However, the above difficulty was eliminated by mixing the pyruvate-containing aqueous solution with isopropyl alcohol. When isopropyl alcohol and an aqueous solution containing pyruvate are mixed, pyruvate precipitates as a solid, and pyruvate is isolated by filtration and washing.

피루빈산염함유 수용액과 혼합하여 피루빈산염을 침전으로 석출시키는 용제는 이소프로필알코올이 아니면 안된다. 이소프로필알코올 이외의 저급알코올, 예를 들어 메타놀, 에타놀, 또는 부타놀 등을 사용하여도 피루빈산염함유 수용액으로부터 피루빈산염을 침전으로서 석출할 수는 없든지, 아니면 일부 침전이 석출되었다 하더라도 침전의 수율이 극히 낮아 실용적이 못된다.The solvent which precipitates pyruvate by precipitation by mixing with an aqueous solution of pyruvate must be isopropyl alcohol. Lower alcohols other than isopropyl alcohol, such as methanol, ethanol or butanol, may not precipitate pyruvate from the pyruvate-containing aqueous solution as a precipitate or even if some precipitate is precipitated. The yield is extremely low, making it impractical.

본 발명의 방법에 의하여 얻어진 피루빈산염함유 수용액에는 통상, 부생물로서 미량의 초산염과 미반응의 젖산염이 함유되어 있다. 피루빈산염을 초산염 및 미반응 젖산염에서 분리하여 피루빈산염만을 경제적으로 취득하는 일은 곤란했었다. 그러나, 이소프로필알코올에 의한 침전 석출법에 의하면 초산염 및 젖산염은 이소프로필알코올에 비교적 잘 용해되기 때문에 피루빈산염에서 초산염 및 젖산염을 분리하는 것도 동시에 행할 수가 잇다.The pyruvate-containing aqueous solution obtained by the method of the present invention usually contains a trace amount of acetate and an unreacted lactate as a by-product. It was difficult to economically obtain only pyruvate by separating pyruvate from acetate and unreacted lactate. However, according to the precipitation precipitation method using isopropyl alcohol, since acetate and lactate are relatively well dissolved in isopropyl alcohol, separation of acetate and lactate from pyruvate can also be performed at the same time.

이소프로필알코올에 의한 석출법을 실시함에 있어, 피루빈산염 수용액이 현저하게 착색되어 있는 경우에는 이 수용액을 예를 들어 활성탄처리 등의 적당한 탈색처리를 하는 것이 좋다. 탈색처리를 실시하지 않고 이소프로필알코올을 첨가하면 석출된 침전이 착색되는 경우가 있다. 이소프로필알코올을 첨가할 때의 피루빈산염 수용액의 농도는 통상 20 내지 70중량%, 특히 30 내지 50중량%의 범위가 좋다. 사용하는 이소프로필알코올은 고순도의 알코올일 필요는 없고, 함수품도 사용할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 사용된 이소프로필 알코올과 물과의 혼합용액에 간단한 증류조작을 행하여 이소프로필알코올 88%, 물 12%의 공비혼합액을 회수하여 반복 사용할 수 있다. 이 때문에 추출증류를 행할 필요는 없다.In carrying out the precipitation method using isopropyl alcohol, when the pyruvate aqueous solution is remarkably colored, it is preferable that the aqueous solution is subjected to a suitable decolorization treatment such as activated carbon treatment. If isopropyl alcohol is added without decolorizing, the precipitated precipitate may be colored. The concentration of the pyruvate aqueous solution when adding isopropyl alcohol is usually in the range of 20 to 70% by weight, particularly 30 to 50% by weight. The isopropyl alcohol used does not need to be a high purity alcohol, and can also use water-containing products. Therefore, a simple distillation operation is performed on the mixed solution of isopropyl alcohol and water used in the method of the present invention to recover an azeotropic mixture of 88% isopropyl alcohol and 12% water and can be repeatedly used. For this reason, it is not necessary to perform extraction distillation.

이소프로필알코올의 사용량은 피루빈산염함유 수용액 1용에 대하여 2 내지 10용, 특히 4 내지 6용을 사용하는 것이 좋다. 이소프로필알코올을 교반해 두고 거기에 피루빈산염함유 수용액을 첨가하여 교반하면 백색의 피루빈산염의 침전이 석출한다. 이 침전을 얼마간 교반하고 침전을 숙성시킨 후, 여별 분리한다. 여별 분리한 침전은 무수 이소프로필알코올 또는 아세톤 등으로 세척하고, 실온 내지 60℃에서 풍건하든지 감합건조한다.The amount of isopropyl alcohol is preferably used for 2 to 10, especially for 4 to 6, relative to 1 for the pyruvate-containing aqueous solution. When isopropyl alcohol is stirred and a pyruvate-containing aqueous solution is added thereto and stirred, a precipitate of white pyruvate precipitates. The precipitate is stirred for some time and the precipitate is aged and then separated by filtration. The precipitates separated by filtration are washed with anhydrous isopropyl alcohol or acetone and the like, and air-dried or mixed-dried at room temperature to 60 ° C.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

[실시예 1]Example 1

내용 1ℓ의 스테인레스스틸제 원통에 법플판, 터어빈깃형 교반기, 공기 취입관을 부착한 것을 반응기로 사용하였다.A reactor with a staple plate, a turbine-stirred stirrer and an air blower pipe was used as a reactor in a 1 L stainless steel cylinder.

젖산소오다 11.2g을 150g의 물에 용해한 수용액 및 3중량%의 백금, 5중량%의 질산연을 담지시킨 활성탄 분말 2.5g을 상기 반응기에 주입하고, 45℃로 유지하며 공기를 150ml/분으로 불어넣고 600회전/분으로 교반하면서 반응시켰다.An aqueous solution of 11.2 g of sodium lactate dissolved in 150 g of water and 2.5 g of activated carbon powder loaded with 3 wt% platinum and 5 wt% lead nitrate were injected into the reactor, and maintained at 45 ° C. with air at 150 ml / min. Blow and react with stirring at 600 revolutions / minute.

고속액체 크로마토그래피에 의한 분석에 의하여, 반응개시 후 2시간으로 젖산소오다는 실질적으로 소실된 사실이 확인되었기 때문에 반응조작을 정지하고, 반응액으로부터 촉매를 여별하였다. 반응액은 무색청징하여 착색은 전혀 인정되지 않는다. 고속액체 크로마토그래피 정량한 결과 피루빈산소오다 10g이 생성되어 있는 것이 인정되었다. 반응액을 이온교환하여 유리된 피루빈산으로 하고, 농축하고 나서 오르토페리렌디아민과의 축합물을 침전시켜 그 NMR 스펙트럼에 의하여 얻어진 화합물이 피루빈산인 것을 확인하였다.As a result of analysis by high performance liquid chromatography, it was confirmed that sodium lactate was substantially lost in 2 hours after the start of the reaction, and thus the reaction operation was stopped, and the catalyst was separated from the reaction solution. The reaction solution is colorless and clarified, and coloration is not recognized at all. As a result of high-performance liquid chromatography quantification, it was recognized that 10 g of sodium pyruvate was produced. The reaction solution was ion exchanged to free pyruvic acid, concentrated, and then a condensate with orthoferrenediamine was precipitated to confirm that the compound obtained by the NMR spectrum was pyruvic acid.

[실시예 2]Example 2

젖산나트륨 10중량% 수용액 200g, 백금을 2중량% 및 탄산연 3중량%을 담지시킨 활성탄 분말촉매 4gr을 기포탑식의 반응기에 주입하여 반응온도 65℃에서 상압공기를 불어넣고 1시간 30분 반응을 행하였다.4 g of activated carbon powder catalyst carrying 200 g of 10% by weight aqueous solution of sodium lactate, 2% by weight of platinum and 3% by weight of lead carbonate was injected into a bubble column reactor, and the reaction mixture was blown with atmospheric air at a reaction temperature of 65 ° C for 1 hour and 30 minutes. Was performed.

반응종료 후, 촉매를 여별한 반응액을 고속액체 크로마토그래피에 의하여 분석하였더니 젖산소오다의 전화율 90%, 피루빈산소오다의 선택율 85%, 초산소오다의 선택율 5%이었다.After completion of the reaction, the reaction mixture was filtered and analyzed by high performance liquid chromatography. The conversion rate of sodium lactate was 90%, the selectivity of sodium pyruvate 85%, and the selectivity of sodium acetate 5%.

이 반응액을 감압하에 50g까지 농축하여 이소프로파놀 100g을 가하여 교반하고 백색의 침전을 석출시켰다. 백색침전을 여별하고 감압하 45℃에서 건조시켜 피루빈산나트륨의 백색분말 13.7g을 얻었다. 얻어진 분말을 중수용액에 용해시켜 NMR 스펙트럼을 측정하였더니 젖산나트륨 및 초산나트륨의 함유량이 미소한 고순도의 피루빈산나트륨이 얻어졌다.The reaction solution was concentrated to 50 g under reduced pressure, 100 g of isopropanol was added thereto, followed by stirring to precipitate a white precipitate. The white precipitate was filtered off and dried at 45 ° C. under reduced pressure to obtain 13.7 g of a white powder of sodium pyruvate. The obtained powder was dissolved in a heavy aqueous solution and the NMR spectrum was measured. As a result, high purity sodium pyruvate with a slight content of sodium lactate and sodium acetate was obtained.

[실시예 3]Example 3

내용 1ℓ의 스테인레스스틸 원통용기에 법플판, 터어빈깃형 교반기, 공기 취입관을 부착한 것을 반응기로 사용하였다.A reactor with a staple plate, a turbine-stirred stirrer, and an air blower pipe was used as a reactor in a 1 liter stainless steel cylindrical container.

젖산나트륨 24.0g을 증류수에 용해한 수용액 240g, 및 2중량% Pt, 5중량% Bi(OH)3을 담지시킨 활성탄 분말 5g을 상기 반응기에 주입하여 외부에서 탕욕으로 가열하여 반응액온을 64℃로 유지하였다.240 g of an aqueous solution in which 24.0 g of sodium lactate was dissolved in distilled water, and 5 g of activated carbon powder loaded with 2 wt% Pt and 5 wt% Bi (OH) 3 were injected into the reactor and heated with a bath in the outside to maintain the reaction temperature at 64 ° C. It was.

공기취입관 250ml/분의 속도로 공기를 불어넣고 700회전/분으로 교반하면서 반응시켰다.The air was blown at a rate of 250 ml / min of the air blown tube and reacted with stirring at 700 revolutions / min.

반응개시 후 2시간 30분만에 젖산소오다의 90% 이상이 소실된 것이 고속액체 크로마토그래피의 분석으로 인정되었기 때문에 이 시점에서 반응을 중지하고 반응액에서 촉매를 여별하였다. 반응액은 무색청징한 것으로 착색은 인정되지 않았다.Since it was recognized by analysis of high-performance liquid chromatography that more than 90% of sodium lactate was lost 2 hours and 30 minutes after the start of the reaction, the reaction was stopped at this point and the catalyst was filtered out from the reaction solution. The reaction solution was colorless and clear, and coloration was not recognized.

고속액체 크로마토그래피로 반응액을 정량하였더니 피루빈산소오다가 20g 생성되고 피루빈산의 축합물 1g, 미반응 젖산소오다 2g이 잔존하고, 초산소오다의 생성은 0.2g이었다. 반응액을 절반량까지로 농축하고, NMR 스펙트럼을 측정하여 피루빈산의 메틸프로톤의 흡수에서 피루빈산염의 생성을 확인하였다.When the reaction solution was quantified by high performance liquid chromatography, 20 g of sodium pyrubinate was produced, 1 g of condensate of pyruvic acid and 2 g of unreacted sodium lactate remained, and 0.2 g of sodium acetate was produced. The reaction solution was concentrated to half, and the NMR spectrum was measured to confirm the production of pyruvate at the absorption of methylproton of pyruvate.

[실시예 4]Example 4

실시예 1과 동일한 장치와 반응조건으로 사용하는 촉매만을 2중량% Pd, 5중량 Bi(OH)3/알루미나 분말로 바꿔서 반응시켰다. 반응액을 고속액체 크로마토그래피로 정량하였더니 피루빈산소오다가 1g, 미반응 젖산소오다가 6g, 피루빈산의 축합물이 2g 생성되어 있는 것이 확인되었다.Only the catalyst used in the same apparatus and reaction conditions as in Example 1 was reacted with 2 wt% Pd and 5 wt% Bi (OH) 3 / alumina powder. When the reaction solution was quantified by high performance liquid chromatography, it was confirmed that 1g of sodium pyrubinate, 6g of unreacted sodium lactate and 2g of condensate of pyruvic acid were produced.

[실시예 5]Example 5

실시예 1과 동일한 반응용기에 젖산소오다 11.2g을 150g의 물에 용해한 수용액 및 0.5중량% 백금, 2.0 중량% 파라듐, 3중량% 탄산염을 담지한 활성탄 분말 2.0g을 주입하여 60℃로 유지하여 공기를 250ml/분으로 불어넣고 650회전/분으로 교반하면서 반응시켰다.Into the same reaction vessel as in Example 1, an aqueous solution of 11.2 g of sodium lactate dissolved in 150 g of water and 2.0 g of activated carbon powder carrying 0.5 wt% platinum, 2.0 wt% palladium, and 3 wt% carbonate were added and maintained at 60 ° C. Air was blown at 250 ml / min and reacted with stirring at 650 revolutions / min.

반응개시 2시간 후에 젖산소오다의 90% 이상이 소실되고 피루빈산 소오다 9.5g의 생성이 확인되었다.Two hours after the start of the reaction, more than 90% of sodium lactate was lost and the production of 9.5 g of sodium pyruvate was confirmed.

[실시예 6-9]Example 6-9

실시예 1과 동일한 장치와 반응조건으로 반응온도 60℃에서 사용하는 촉매를 여러 가지로 바꿔서 반응을 실시하였다. 결과를 아래에 나타낸다. 촉매는 시판의 2중량% Pt 탄소분말 1.5g에 비고란에 기재한 화합물을 담지시킨 것이다.The reaction was carried out by changing various catalysts used at the reaction temperature of 60 ° C. under the same apparatus and reaction conditions as in Example 1. The results are shown below. The catalyst is obtained by carrying a compound described in the remarks column in 1.5 g of a commercially available 2% by weight Pt carbon powder.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[실시예 10]Example 10

7중량%의 젖산소오다 수용액 200g을 기포탑식의 반응기에 주입하고 3중량% 백금, 3중량%의 탄산염을 담지시킨 활성탄분말 3.0g을 첨가하여 65℃에서 공기를 불어넣으면서 반응을 행하였다. 반응개시 후 70분으로 젖산소오다의 전화률 90%, 피루빈산소오다의 선택률 89%이었다.200 g of 7% by weight aqueous sodium lactate solution was injected into a bubble column reactor, and 3.0 g of activated carbon powder carrying 3% by weight platinum and 3% by weight carbonate was added thereto, and the reaction was carried out while blowing air at 65 ° C. 70 minutes after the start of the reaction, the conversion rate of sodium lactate was 90%, and the selectivity of sodium pyruvate 89%.

기포탑 하부에는 소결금속판의 공기취입구가 부착되어 있어 반응종료 후의 반응액을 소결금속판으로부터 취출하고 촉매분말을 손실없이 반응기 내에 보유할 수 있도록 되어 있다.An air inlet of the sintered metal plate is attached to the bottom of the bubble column so that the reaction solution after the completion of the reaction can be taken out from the sintered metal plate and the catalyst powder can be retained in the reactor without loss.

반응종료액을 취출한 후, 재차 7중량%의 젖산소오다 수용액 200g을 주입하여 반응을 반복하였다. 반응을 24회 반복한 후의 촉매를 사용하여 반응시킨 결과, 2시간의 반응으로 젖산소오다의 전화율 90% 피루빈산 소오다의 선택률 84%이었다.After the reaction termination liquid was taken out, 200 g of 7% by weight aqueous sodium lactate solution was injected again, and the reaction was repeated. When the reaction was carried out using a catalyst after repeating the reaction 24 times, the conversion rate of soda lactate was 84%, the selectivity of soda pyruvate soda was 84% in a reaction of 2 hours.

Claims (1)

젖산염을 물함유 용매중에서, 백금 및 파라듐으로 되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 성분과 아연, 주석, 텔루륨, 인듐, 비스무스 및 이들 화합물로 되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 촉매의 존재하에 산소 함유 가스로서 산화시키는 것을 특징으로 하는 젖산염의 산화에 의한 피루빈산염의 제조방법.In the presence of a catalyst containing lactate in a water-containing solvent, at least one component selected from the group consisting of platinum and palladium and at least one component selected from the group consisting of zinc, tin, tellurium, indium, bismuth and these compounds A method for producing pyruvate by oxidation of lactic acid salt, which is oxidized as an oxygen-containing gas.
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