[发明专利]长链二酸的提纯

说明书

相关申请

本申请要求2015年9月2日提交的美国临时申请序号No.62/044.822和2015年7月17日提交的美国临时申请序号No.62/194,024的优先权，将其全部内容完全引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及通过模拟或实际移动床色谱法将(一种)长链二酸从其它长链二酸、单羧酸、羟基酸或链烷烃分离和提纯的方法。

背景技术

包括六个或更多个碳原子的二羧酸通常被称为“长链二酸”。长链二酸可作为用于一系列合成材料的基础构成单体使用。长链二酸和它们的衍生物的潜在用途包括，例如，特种尼龙树脂、聚碳酸酯、粉末涂料、香精(fragrance)、热熔胶粘剂和特种润滑剂的生产。长链二酸还可作为用于工程塑料的增塑剂以及在例如金属加工技术中的腐蚀抑制剂使用。当作为用于生产特种尼龙的构成单体使用时，与其它单体相比时，长链二酸可展现出一些独特的性能特性。

通常在自然界中找不到商业量的长链二酸。某些长链二酸例如己二酸、癸二酸和十二烷二酸可经由化学方法制备。例如，以苯或1,3-丁二烯开始，可通过多个化学反应步骤制备十二烷二酸。癸二酸可通过蓖麻油的化学转化而制备。以环己烷开始，可通过多个氧化步骤制备己二酸。长链二酸也可经由生物方法制备。生物方法例如发酵可产生包含6-18个碳原子的一系列长链二酸。朝着二酸的化学和生物路径的一些可导致作为杂质的低水平的类似链长的单羧酸和/或羟基酸。由于这些杂质可影响该二酸在期望的应用中的适合性，因此，将所述单羧酸和羟基酸从该二酸除去是关键的。

色谱法，例如纸色谱法、气相色谱法、和高压液相色谱法，可用于长链二酸的鉴别和分离。目标长链二酸(一种或多种)和杂质具有不同的与色谱固定相的相互作用力。在特定的洗脱条件下和/或使用特定的色谱固定相情况下，所述相互作用力之间的差异可大到足以实现不同组分的分离。US20120253069描述了用使用填料床柱的液相色谱法来将长链二酸从链烷烃和其它长链二酸分离的实验室方法。

参照如图1中所示的单区系统说明分离二元混合物的工艺(过程)。通过考虑包含如下固定相S的竖直色谱柱而解释模拟或实际连续逆流色谱分离工艺的概念：所述固定相S被划分成多个段，更确切地说从所述柱的底部到顶部被划分成四个叠加的子区I、II、III和IV。将洗脱剂通过泵P在IE处在底部处引入。将待分离的组分A和B的混合物在子区II和子区III之间的IA+B处引入。在子区I和子区II之间的SB处收集主要包含B的萃取液(提取液，extract)，并且在子区III和子区IV之间的SA处收集主要包含A的萃余液(提余液，raffinate)。

在模拟移动床系统的情况下，固定相S的模拟向下移动由引入和收集点相对于所述固相的移动而导致。在实际移动床系统的情况下，固定相S的向下移动由各种色谱柱相对于引入和收集点的移动而导致。在图1中，洗脱剂向上流动并且将混合物A+B注入子区II和子区III之间。所述组分将根据它们与固定相的色谱相互作用例如在多孔介质上的吸附而移动。呈现出较强的对固定相的亲和力的组分B(移行较慢的组分)将较慢地被洗脱剂夹带并且将有延迟地跟随着它。呈现出较弱的对固定相的亲和力的组分A(移行较快的组分)将容易被洗脱剂夹带。如果正确地估计和控制恰当的一组参数，尤其是各区中的流速，则呈现出较弱的对固定相的亲和力的组分A将作为萃余液在子区III和子区IV之间被收集并且呈现出较强的对固定相的亲和力的组分B将作为萃取液在子区I和子区II之间被收集。

发明内容

工业上期望以简单和低成本的方式分离和提纯以商业规模的生物工艺生产的长链二酸，但是由于杂质酸和目标产物之间的类似结构，这是有挑战性的。例如，当使用链烷烃作为底物以经由发酵生产长链二酸时，可产生如下的混合物：具有不同链长的二酸；单羧酸；和羟基酸。二酸的该复杂混合物部分地是由于充当发酵原材料的具有不同链长的链烷烃引起的和/或由于在用于进行发酵的微生物中的不同的代谢途经引起的。而且，例如，当使用脂肪酸和/或它的衍生物作为发酵原材料时，少量的脂肪酸和它的衍生物可残留在发酵产物液中。

长链二酸的商业应用可要求它们是非常高纯度的，具有低的量的引起颜色的杂质，并且是高热稳定性的。作为用于商业尼龙(例如，聚酰胺)的基础构成单体的长链二酸可需要具有非常低的单羧酸含量或者羟基酸含量，因为这样的杂质可使聚合终止，从而导致较低分子量聚合物，和/或将所述聚合物的末端胺封端，从而导致较低的染色性。可在高温下反应的引起颜色的杂质的含量也可需要是非常低的，因为其可影响尼龙的颜色和性能。