[发明专利]用发酵过程得到的6‑氨基己酸来制备己内酰胺

说明书

本申请是申请日为2010年12月22日的中国专利申请201080059413.7(PCT/NL2010/050878)的分案申请。

本发明涉及一种用生物化学制备的6-氨基己酸(下文称作6-ACA)来制备ε-己内酰胺(下文称作“己内酰胺”或CAP)的方法。

己内酰胺是一种可以被用于生产聚酰胺(例如尼龙-6)的内酰胺。由各种大宗化学品制备己内酰胺的多种方式是本领域已知的，它们包括由甲苯或苯制备己内酰胺。这些化合物通常得自矿物油。考虑到使用更加可持续的技术来制备材料的日益增长的需要，人们期望提供一种方法，其中由能够从生物可再生源获得的中间产物化合物或至少由使用生物化学方法被转化成己内酰胺的中间化合物来制备己内酰胺。另外，期望提供一种方法，所述方法较之利用来自石油化学来源的大宗化学品的传统化学工艺具有更小的生态足迹，特别是与所述传统转化方法相比需要较少的能量和/或具有较低的二氧化碳排放量的方法。

在WO2005/068643中公开了可以用在具有α，β-烯酸酯还原酶活性的酶存在下通过转化6-氨基己-2-烯酸(6-AHEA)以生物化学方式所制备的6-ACA来制备己内酰胺。由6-ACA制备己内酰胺引用了US-A6,194,572。

US-A6,194,572公开了通过在过热蒸汽的存在下处理6-氨基己酸、6-氨基己酸酯或6-氨基己酰胺或包含这些化合物中的至少两种的混合物来制备己内酰胺，在所述过热蒸汽中得到含有己内酰胺和蒸汽的气体混合物，其中该过程在不存在催化剂的条件下、在250-400℃的温度和0.5-2MPa的压力下在环化反应器中进行。在一个优选的实施方式中，己内酰胺用由6-氨基己酸、6-氨基己酸酯、6-氨基己酰胺、可选的己内酰胺和所述化合物可选的低聚物组成的反应混合物制成。

WO2005/068643中没有详细描述具体针对通过使发酵过程得到的6- ACA环化来制备己内酰胺的方法，也没有描述所得己内酰胺的提纯。

本发明人得出的结论是，尽管可以将生物化学法的产物直接引入环化反应器，但是如果使用典型的环化条件使发酵过程的直接产物(发酵液中的6-ACA)在环化反应器中进行环化，那么己内酰胺的产率相对较低。此外，本发明人得出的结论是，纯化由此所得到的粗制己内酰胺很有挑战性。

本发明的一个目标是提供一种由生物化学法得到的6-ACA制备己内酰胺的方法，特别地，所述方法具有令人满意的己内酰胺产率。

因此，本发明涉及一种用于制备己内酰胺的方法，该方法包括：从包含生物质的培养基中回收含有6-氨基己酸的混合物，随后在过热蒸汽的存在下使6-氨基己酸环化，从而形成己内酰胺，其中所述混合物中碳水化合物与6-氨基己酸的重量比为0.03或更小。特别地，所述重量比可以为0.025或更小，或0.02或更小，或0.01或更小，或甚至小于0.005。所述重量比可以为0或更大，特别地为0.001或更大。因而该重量比在0-0.03的范围内。

具体地，培养基可以是在发酵过程中制备6-ACA所用的培养基。在本文中使用时，术语“发酵”在本文中以工业过程中的含义使用，其中使用有机体将至少一种(有机)物质转化成至少一种其他(有机)物质。发酵过程可以在有氧条件、限氧条件和厌氧条件下进行。

在发酵过程中得到发酵产物。该产物包含6-ACA、生物质和发酵液中通常存在的几种其他组分(营养物、缓冲盐等以及(副)产物，例如乙醇、甘油、乙酸酯等)。本发明人想到了，在环化之前从6-ACA中分离出一种或更多种特定组分或者在产生低丰度的所述组分的条件下进行发酵，可能就足够了。不想束缚于任何理论，被认为可能影响己内酰胺产率的组分包括：碳水化合物，具体是来自己糖和戊糖组中的单糖，其低聚物及其聚合物，更具体是葡萄糖、果糖、甘露糖、蔗糖、乳糖、异麦芽糖、麦芽糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、淀粉，寡糖和多糖(例如淀粉、糖原、纤维素、甲壳质)；除6-ACA之外的含有胺的化合物(特别是不同于6-ACA的氨基酸)，蛋白质和其他肽；有机酸；无机酸；无机盐，特别是磷酸盐、硫 酸盐；以及生物质(细胞)。

通常，使6-ACA环化之前，含有6-ACA的混合物要经历一个或更多个预处理步骤。通常，从6-ACA中分离生物质。此外，水和/或来自发酵培养基的其他组分可以从6-ACA中分离。6-ACA进行环化时的浓度(环化浓度)或至少被引入环化反应器的含有6-ACA的进料的浓度(进料浓度)可以在较宽的范围内选择。