專利名稱：純化含氨基化合物的方法
純化含氨基化合物的方法本發(fā)明涉及一種純化與雜質(zhì)和副產(chǎn)物一起存在于極性相中的含氨基化合物，尤其是烷基胺和烷基二胺的方法。該方法特別適用于純化通過發(fā)酵制備且在制備工藝結(jié)束時與發(fā)酵培養(yǎng)基組分一起存在于水相中的含氨基化合物。
背景技術(shù)：
含氨基化合物是化學(xué)工業(yè)中重要的基礎(chǔ)物質(zhì)。例如，烷基胺和烷基二胺用于生產(chǎn)聚酰胺、聚脲或聚氨酯及其共聚物。較長時間以來已知烷基二胺的發(fā)酵或者酶催生產(chǎn)，例如由賴氨酸的脫羧而生產(chǎn)二
氨基戊烷(DAP)。就此描述了各種用于從發(fā)酵液中分離有價值產(chǎn)物的方法。因此，例如EP-A-1482055描述了在用于在反應(yīng)過程中調(diào)節(jié)pH值的二羧酸存在下賴氨酸的酶催脫羧。通過首先用活性炭使含有有價值物質(zhì)的溶液脫色，將其濃縮并借助冷卻結(jié)晶而結(jié)晶出DAP 二羧酸鹽來分離制備過程中產(chǎn)生的DAP 二羧酸鹽。JP 2004-222 569描述了使用表達(dá)L-賴氨酸脫羧酶的棒狀細(xì)菌，調(diào)節(jié)培養(yǎng)上清液至pH 12，并用極性有機(jī)溶劑萃取DAP以制備DAP。JP 2004-000 114描述了通過使高度濃縮的L-賴氨酸單鹽酸鹽與表達(dá)L-賴氨酸脫羧酶的大腸桿菌(E. coli)細(xì)胞反應(yīng)，調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液至pH > 13并用極性有機(jī)溶劑萃取反應(yīng)產(chǎn)物以及隨后蒸餾而制備DAP。WO 2009/92793描述了一種從含1，5_ 二氨基戊烷(DAP)的發(fā)酵液中分離DAP的方法，其中將該發(fā)酵液a)堿化，b)熱處理，c)用有機(jī)萃取劑萃取DAP，以及d)從分離的有機(jī)相分離DAP。然而，特別是由現(xiàn)有技術(shù)已知且基于借助有機(jī)溶劑萃取DAP的方法存在的缺點是有價值物質(zhì)的產(chǎn)率并非最佳，以及尤其是萃取步驟進(jìn)行得太慢且整個方法因此太耗時，這對于以工業(yè)規(guī)模應(yīng)用該制備是主要缺點。發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)從發(fā)酵液中分離含氨基化合物。具體而言，應(yīng)進(jìn)一步提高有價值物質(zhì)的產(chǎn)率并應(yīng)改進(jìn)分離，尤其是溶劑基萃取所需時間。令人驚奇地，通過提供一種從極性相A中純化含氨基化合物(I)的方法實現(xiàn)了該目的，其中i)通過與醛或酮(II)反應(yīng)將(I)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)亞胺(III)，所述亞胺在極性相A中不溶或者微溶，和ii)然后將亞胺(III)轉(zhuǎn)化成非極性相B，并且iii)從相A中分離，以及iv)然后從亞胺(III)中回收含氨基化合物。發(fā)明詳述優(yōu)選實施方案本發(fā)明提供一種從極性相A中純化含氨基化合物(I)的方法，其中i)通過與醛或酮(II)反應(yīng)將⑴轉(zhuǎn)化成相應(yīng)亞胺(III)，所述亞胺在極性相A中不溶或者微溶，和ii)然后將亞胺(III)轉(zhuǎn)化成非極性相B，并且iii)從相A中分離，以及iv)然后從亞胺(III)中回收含氨基化合物。在該純化含氨基化合物(I)的方法的第一特定實施方案中，將帶有一個或多個，優(yōu)選2或3個氨基官能團(tuán)的烷基衍生物用作(I)。在此尤其可以提及具有1-10個碳原子的烷基衍生物，其可以以線性、支化或者環(huán)狀形式存在。該方法尤其有利地用于二氨基烷烴，例如二氨基丙烷、二氨基丁烷、二氨基戊烷、二氨基己烷、二氨基庚烷和二氨基辛烷。在這些所述化合物中，兩個氨基可以相互呈任何排列，但對于二氨基正烷烴，即1，3-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷等，優(yōu)選為l、n位。這些二氨基烷烴通過本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的方法制備。有利地用于二胺如1，5- 二氨基戊烷的制備工藝為發(fā)酵或酶催制備。此時，在制備工藝結(jié)束時含氨基化合物(I)通常存在于其中除了含氨基化合物以及如果合適的話副產(chǎn)物和原料外還存在營養(yǎng)培養(yǎng)基組分和代謝產(chǎn)物的含水發(fā)酵培養(yǎng)基中。這種含水發(fā)酵培養(yǎng)基例如稱為極性相A。極性相A的其他實例為水或水溶液或極性有機(jī)溶劑如低級烷基醇或低級羧酸或者這些極性有機(jī)溶劑與水的混合物。含氨基化合物通常由于(部分)質(zhì)子化在水相中易溶，尤其在低pH下易溶。通過與醛或酮(II)反應(yīng)將含氨基化合物(I)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的亞胺(III)。有利地選擇(II)以使形成的(III)不溶或者僅微溶于(I)位于其中的極性相A。(I)與(II)得到(III)的反應(yīng)可以在寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，其中優(yōu)選溫度為20-50°C。通過加入堿改進(jìn)亞胺的形成，因此使平衡位置移向(III)偵U。作為醛或酮(II)，可以使用能與帶氨基的化合物形成二亞胺的任何所需脂族或芳族醛和酮。有利的是那些降低待形成的亞胺(III)在含氨基化合物位于其中的極性相A中的溶解度的化合物(II)。優(yōu)選醛或酮(II)為苯甲醛、戊醛、環(huán)己酮、甲基乙基酮、二異丁基酮、2-辛酮和丙酮，其中對于從1，5- 二氨基戊烷形成亞胺，特別優(yōu)選苯甲醛。
為了實現(xiàn)定量的亞胺(III)形成，醛或酮(II)基于含氨基化合物(I)中的氨基通常以等摩爾量或者稍微過量(1-1. 5當(dāng)量，優(yōu)選1-1. I當(dāng)量)使用。然而，由于醛或酮(II)也可用作亞胺(III)的溶劑，因此也可以使用基于(I)大過量的(II)，然后分離出在作為溶劑的(II)中的所形成亞胺(III)。在發(fā)明方法的步驟iii)中將形成的亞胺(III)轉(zhuǎn)化成非極性相B。非極性相B應(yīng)理解為不以顯著程度與極性相A溶混的相，并且優(yōu)選形成與相A分離的相。除了上述化合物(II)，非極性相B也可以為非極性有機(jī)溶劑，如醚、中等和較長鏈醇、烴、酮、醛、芳族化合物。非極性相B可以在步驟ii)開始時盡早地加入；然而，步驟ii)也可在無其他溶劑下進(jìn)行，并且僅在亞胺(III)形成已經(jīng)發(fā)生之后加入非極性相B。在進(jìn)一步的步驟iii)中，將包含亞胺(iii)的非極性相B從極性相A中分離。該步驟優(yōu)選以萃取進(jìn)行，并且可連續(xù)或不連續(xù)操作。優(yōu)選在升高的溫度下，即在30-70° C下進(jìn)行不連續(xù)萃取。
在一個優(yōu)選的實施方案中，萃取和/或隨后的相分離在升高的溫度下不連續(xù)進(jìn)行，該溫度受水和萃取劑和/或可能形成的共沸物的沸點限制。使用正丁醇為萃取劑時，萃取和相分離例如可在約25-90° C或優(yōu)選40-70° C下進(jìn)行。為了萃取，攪拌兩相直至例如在10秒到2小時，優(yōu)選5-15分鐘內(nèi)達(dá)到分配平衡。然后使各相靜置直至各相完全分離；這優(yōu)選在10秒到5小時，例如15-120分鐘或30-90分鐘內(nèi)，在正丁醇的情況下尤其也在約25-90° C或40-70°C的溫度下進(jìn)行。對于在每種情況下在常規(guī)優(yōu)化操作過程中待分離的各相，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以確定就根據(jù)本發(fā)明可以使用萃取塔的裝置而言的設(shè)計。原則上合適的是無功率輸入的萃取塔或有功率輸入的萃取塔，例如脈沖塔或帶旋轉(zhuǎn)內(nèi)件的塔。在常規(guī)操作過程中，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員也可以選擇內(nèi)件類型以及材料如篩板和塔填料，從而以合適方式優(yōu)化相分離。小分子的液液萃取基礎(chǔ)理論通常是已知的(例如參見H. -J. Rehm和G. Reed編輯(1993)， Biotechology,第 3 卷 Bioprocessing,第 21 章,VCH, Weinheim)。例如在 Lo 等編輯(1983)Handbook of Solvent Extraction, John ffiley&Sons,New York 中描述了工業(yè)上可用的萃取塔構(gòu)造。明確地參考上述教科書的公開內(nèi)容。通過改變極性相A中的pH值，可積極影響對于成功萃取所需的相分離。通常而言，pH值>12實現(xiàn)向非極性相B的最佳傳質(zhì)。如果需要，從極性相A中分離亞胺(III)后，可以在亞胺階段將其進(jìn)一步凈化或濃縮，例如通過蒸餾、層析或結(jié)晶。在最后步驟iv)中，從亞胺(III)回收含氨基化合物(I)。有利的是加入酸而進(jìn)行亞胺形成的逆反應(yīng)，這里可使用無機(jī)酸或有機(jī)酸。加入等摩爾的酸，亞胺形成的逆反應(yīng)尤其容易發(fā)生。步驟iv)可以借助蒸汽蒸餾進(jìn)行。特定的實施方案使用那些在隨后工藝中可以與含氨基化合物(I)形成聚酰胺的酸。在此，由于根據(jù)本發(fā)明純化含氨基化合物(I)，由羧酸和含氨基化合物(I)構(gòu)成的單體“預(yù)制品(preproduct)”可以同時提供給仍待制備的聚酰胺。該實施方案在亞烷基二胺(diaminoalkylene)作為要與二羧酸反應(yīng)得到聚酰胺的(I)的情況下是優(yōu)選的。合適二羧酸的非限制性實例為琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸。在含氨基化合物為1，5- 二氨基戊烷的情況下，該實施方案優(yōu)選的酸為癸二酸和己二酸。涉及發(fā)酵制備1，5- 二氨基戊烷(DAP)的一般信息關(guān)于發(fā)酵制備1，5-二氨基戊烷，參考W02009/92793。下面描述的實驗涉及以這種方式通過發(fā)酵獲得的DAP。以這種方式獲得的發(fā)酵液，尤其是那些包含L-賴氨酸或DAP的發(fā)酵液通常具有的干質(zhì)量為3_20重量％。然后進(jìn)一步處理發(fā)酵液。根據(jù)需要，可以通過分離方法如離心、過濾、傾析、絮凝或這些方法的結(jié)合將生物質(zhì)完全或部分地從發(fā)酵液中除去，或者生物質(zhì)可以完全地留在其中。優(yōu)選分離生物質(zhì)。然后可以使用己知方法如借助旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、薄膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器，通過反滲透或通過納米過濾將發(fā)酵液增稠或濃縮。如果需要，例如可通過過濾或離心將因濃縮而沉淀的任何鹽類分離。然后可以將該濃縮的發(fā)酵液以本發(fā)明方式進(jìn)行后處理而得到DAP。對于就本發(fā)明而言的后處理，該濃縮是可行的，但不是絕對必須的。 實驗部分 形成用于純化DAP的亞胺亞胺形成(圖I使用苯甲醛為實例)在消除水下進(jìn)行。由于發(fā)酵中的PH調(diào)節(jié)，DAP以硫酸鹽存在于發(fā)酵液中，這在亞胺形成過程中導(dǎo)致PH的降低并使反應(yīng)移回原料側(cè)。為使反應(yīng)完全，加入堿就成為必要。
權(quán)利要求
1.一種從極性相A中純化含氨基化合物(I)的方法，其中 i)通過與醛或酮(II)反應(yīng)將(I)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)亞胺(III)，所述亞胺在極性相A中不溶或者微溶，和 )然后將亞胺(III)轉(zhuǎn)化成非極性相B，并且 iii)從相A中分離，以及 iv)然后從亞胺(III)中回收含氨基化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述含氨基化合物(I)為ニ烷基胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述ニ烷基胺為1，5-ニ氨基戊烷。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其中iii)中的分離通過萃取エ藝進(jìn)行。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其中在i)中將苯甲醛用作(II)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其中在iv)中通過加入酸進(jìn)行(I)與(III)的分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述酸基于(I)以等摩爾量加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從極性相A中純化含氨基化合物(I)的方法，其中通過與醛或酮(II)反應(yīng)將(I)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)亞胺(III)，所述亞胺在極性相A中不溶或者微溶，然后將亞胺(III)轉(zhuǎn)化成非極性相B并從相A中分離，然后從亞胺(III)中回收含氨基化合物。
文檔編號C07C211/09GK102712569SQ201080061513
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者B·恩斯特, M·弗爾克特, W·塞格爾 申請人:巴斯夫歐洲公司