[发明专利]通过发酵制备C4二酸的铵盐的方法及制备其C4衍生物的综合方法

说明书

                           发明人：

                            马赤诚

                         托德〃韦尔派

马克W·罗伯特（申请人（律师或代理人））

注册编号46,160

阿彻丹尼尔斯米德兰公司

法利斯公园路4666

伊利诺伊州，迪凯特市62526

217-451-3170

相关申请的交叉引用

本申请要求各自于2011年7月21日提交的美国临时申请号61/510,204和61/510,209的优先权。

发明背景

通常，通过用微生物发酵糖来生产二酸（例如琥珀酸、苹果酸、马来酸以及富马酸）涉及从该发酵液中通过形成该二酸的钙盐（在该水性发酵液中是不可溶的）来回收该二酸。在通过真菌例如米根霉或米曲霉（它们分别优先地生成富马酸和苹果酸）发酵的情况下，典型地将钙以CaCO₃（在溶液中形成Ca(HCO₃)₂）的形式引入该发酵液中。该碳酸氢盐对于保持该发酵液的pH是有效的，因为正在产生的二酸倾向于降低该pH。以该钙盐的形式回收该二酸。此类C4二酸的钙盐在水溶液中具有非常低的溶解度（典型地在室温下小于3g/升），并且不适用于其中需要游离酸的很多应用，例如化学转化成衍生产物像丁二醇以及类似物。因此，将该钙盐典型地溶解在硫酸中，形成不可溶的硫酸钙，可以容易地将硫酸钙从该游离的二酸中分离出来。硫酸钙是一种具有很少的商业应用的产品并且因此典型地作为一种固体废物废弃于填埋场或其他的固体废物处理场中。

例如在WO2010/147920中所描述的一种替代方法中，代替使用碳酸钙，使用一种镁含氧化合物，例如MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃、或Mg(HCO₃)₂保持该用于真菌生长的介质的pH，这些镁含氧化合物在水溶液中都形成碳酸氢盐。发现使用镁而不是钙提高了通过发酵生产酸的产量。该发酵是在5-8并且更优选地6.0-7.0的pH下进行。通过添加该镁氧化合物来保持该pH，并且将CO₂引入该介质中与该镁氧化合物组合在一起来保持至少0.1并且最优选地至少0.3的碳酸氢盐（HCO₃^-）摩尔分数（基于该介质中的HCO₃^-、CO₃^-2、和CO₂的总摩尔数）。在发酵结束时，该介质的液体部分以一种可溶的镁盐形式含有大部分二酸，将该镁盐从该介质的一个含有沉淀的盐和其他不可溶物质的固体部分中分离出来。通过使用一种无机酸例如硫酸将该pH降低至低于该二酸的等电点，并且将该介质的温度降低至（最优选地）不大于5℃（这使该游离酸从该溶液中沉淀出来）来使溶解的酸盐转化成游离酸的形式。

虽然对于生产一种游离酸是有用的，但是对于使用那些镁盐产品所描述的技术是昂贵的，首先因为这些镁氧化合物的成本大大高于那些相似钙化合物的成本并且该发酵介质中的大量的镁残余处于该无机酸的镁盐形式，这对于进一步发酵或其他目的不是经济实用的。其次，降低该回收的可溶盐的温度以便沉淀该游离酸的需求增加了附加的能量成本。

因此，本领域中对于设计其他的、用于从一种产生适用于在后续化学反应中使用的二酸产物的发酵介质中回收二酸同时还避免生成钙和/或镁废物（对该二酸的生产提供额外的成本）的方法存在一种需求。

发明概述

在一方面中，本披露提供多种方法，这些方法用于从一种发酵过程中以一种商业有用的形式回收有机二酸同时降低无用的废物（例如硫酸钙）或镁的无用形式的累积。该回收方法涉及一种二价金属阳离子例如钙或镁的碳酸盐的形成和分离，使这些碳酸盐沉淀并且从一种发酵液中过滤出来而同时形成仍然可溶的该二酸的铵盐。可以在该发酵过程中再使用该回收的金属碳酸盐沉淀而不是作为无用废物废弃。可以将回收的、含有溶解的该二酸的铵盐的滤液后续处理成游离二酸或直接用于在单锅反应中和具有中间移除铵的单锅反应中制备衍生产品。