两种不同溶剂用于提取微生物发酵生产的1,6-己二胺的用途的制作方法

本发明涉及从源自微生物发酵方法的水性混合物中提取1,6-己二胺。

背景技术：

1、1,6-己二胺的生物基生产得到高度稀释的水性溶液。从水中去除二胺的不同方法在本技术领域中已有描述。从水和可溶于水的杂质中去除二胺的一种有效方式是使用一元醇提取二胺，随后进行蒸馏。由于二胺（例如1,6-己二胺）是高度极性的，因此使用与水不混溶的有机溶剂对其进行分离并非易事，因此选择合适的有机溶剂是困难的。

2、已知一元溶剂是选择性且足够的溶剂，但是由于醇的物理化学性质，从二胺中去除水是有限的，并且显著量的水被转移至有机提取相中，需要被蒸馏除去。这增加了方法的能耗并降低了提取方法的优势。

3、为了使蒸馏过程中的能耗最小化，期望使用低极性的溶剂。然而，二胺（例如1,6-己二胺）本身通常是极性的，并且分配系数随着溶剂极性的降低而降低。

4、ep 2 806 026 a1涉及1,5-戊二胺的生产。在该方法中，描述了从水性溶液中的分离步骤。该分离可以作为提取方法进行。提取剂可以是有机溶剂，优选脂肪族醇。

5、us 2017/0369913 a1描述了使用有机溶剂从水性溶液中提取1,6-己二胺。优选地，使用醇。然而，还测试了烷烃，并且发现其仅提取少量的1,6-己二胺，但也仅提取少量的水。没有公开烷烃和醇的组合比使用醇或烷烃作为单一化合物更有利。

技术实现思路

1、技术目标

2、本发明的技术问题在于提供一种改进的从源自微生物发酵方法的水性混合物中提取1,6-己二胺（hmda）的方法，与现有技术相比，其提供经济上的以及尽可能也提供生态上的益处。

3、技术方案

4、所述技术目标可以通过一种用于从水性溶液中分离1,6-己二胺（hmda）的方法来解决，所述方法包括以下步骤：

5、a) 提供含hmda的水性溶液，其中所述水性溶液是发酵液，

6、b) 用溶剂混合物提取所述含hmda的水性溶液，所述溶剂混合物包含

7、(i) 至少一种具有4至7个碳原子的一元醇，和

8、(ii) 至少一种具有5至7个碳原子的烷烃，其中所述溶剂混合物的烷烃含量在基于所述溶剂混合物中存在的所有醇和烷烃的总重量计的2重量%至50重量%的范围内；

9、c) 获得含hmda的溶剂混合物，和

10、d) 蒸馏所述含hmda的溶剂混合物并将hmda从所述溶剂混合物中分离。

11、已经发现，使用特定的溶剂混合物对于hmda的提取是有利的。第一溶剂是具有4至7个碳原子的一元醇，优选1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、1-庚醇、环戊醇或环己醇。添加具有5至7个碳原子的烷烃作为第二溶剂，优选正烷烃。

12、通常，为了降低蒸馏的能耗，可以通过改变有机溶剂性质来减少有机提取相中的水量。为了改变有机溶剂性质，可以引入添加剂，例如非极性溶剂如烷烃。然而，1,6-己二胺是高度极性的。

13、因此，预期分配到改性的有机溶剂相中的情况会更差。令人惊讶地发现，通过添加添加剂来改性有机提取相不仅导致水的减少和蒸馏能耗的降低，而且如果仔细选择的话，还导致改进的分配。可以发现，对于不同的体系，存在不同的最佳组合和有机溶剂/添加剂比率。即使在分配系数不增加的情况下，有机溶剂和hmda的混合物的水含量也降低，导致后续蒸馏过程中能耗降低。这种效果必须与有机相中hmda浓度的降低相平衡，后者会增加能耗。

14、有益技术效果

15、首先，可以实现提取物中较低的水含量。其次，可以观察到令人惊讶地增加的分配系数。如上所述，非极性溶剂对极性化合物提取的这种技术效果是出乎意料的。

16、发明详述

17、根据本发明，表述“包含”、“含有”或“包括”优选意指“基本上由……组成”，并且特别优选意指“由……组成”。

18、除非另有说明，否则在本发明上下文中关于有机化合物含量的陈述是指通过气相色谱法测定的值。本领域技术人员熟悉气相色谱图的定量评估，任选地使用内标。本领域技术人员同样熟悉可能需要的用于测定水含量的任何方法。本领域已知的方法也可以在本发明的上下文中使用。在有疑问的情况下，通过卡尔·费休滴定法测定的水含量是决定性的。胺的存在可能导致拖尾终点。在此类情况下，在用无水苯甲酸缓冲后通过卡尔·费休滴定法测定的数值是决定性的。本领域技术人员同样熟悉使用苯甲酸缓冲的方法。关于卡尔·费休滴定法的一般情况，参见jander, jahr, massanalyse, 第17版, de gruyter,berlin (2009), 第279页至第282页。

19、此处的“蒸馏”被理解为用于从组合物中回收可蒸发物质、优选液体的热分离方法。分离出的蒸气随后通常通过冷凝来沉淀。该术语特别包括使用具有多个分离级的塔（蒸馏塔）进行的重复蒸发和冷凝。严格地说，其中多个蒸馏步骤在塔中串联布置的这类方法应称为精馏，但为简化起见，在本文中同样称为蒸馏。这些方法的优点在于强大的分离效果以及连续操作装置的可能性。“蒸馏设备”因此是适合进行这种热分离方法的设备，即例如筛板塔、填料塔、填充床塔、泡罩塔盘塔或甚至是单级蒸发器，例如降膜蒸发器、薄膜蒸发器、闪蒸蒸发器、多相螺旋管蒸发器、自然循环或强制循环蒸发器。

20、在本情况中，蒸馏设备的相关压力是设备中分别存在的顶部压力，即蒸气在离开蒸馏设备之前所处的压力。因此，该压力在下文中也将被称为顶部压力。

21、各个方法步骤将在下文更详细地解释。

22、步骤a)

23、在本发明方法的第一步骤a)中，提供含hmda的水性溶液，其是发酵液。

24、本技术中提及的“发酵液”是源自微生物发酵方法的水性组合物。该微生物发酵方法优选是这样的方法：其中向微生物、优选细菌提供一种或多种有机化合物，这些化合物通过所述微生物的代谢活性转化为hmda。因此，术语“提供”是指进行这种微生物发酵方法的实践。由于微生物细胞除hmda外还将其他产物释放到发酵液中，并且合适的发酵液必须包含一系列营养物质如氨基酸或维生素以支持微生物的活性，因此清楚的是，水性溶液除hmda外还必须包含有机化合物。

25、因此，在本发明的一个优选实施方案中，所述水性溶液还包含至少一种选自以下的化合物：(i)乙酸盐、(ii)乳酸盐、(iii)谷氨酸盐、(iv)铵和(v)-氨基丁酸。

26、上述化合物是微生物发酵的典型副产物。乙酸盐是短链脂肪酸，其源自微生物中的多种需氧和厌氧代谢途径，例如丁酸发酵或通过乙酰辅酶a的裂解。乳酸盐是糖酵解的产物。谷氨酸盐是蛋白氨基酸。铵在许多发酵液中作为氮源存在。其也可以在氨基酸代谢过程中释放。-氨基丁酸由多种微生物例如某些乳酸杆菌（

lactobacilli）或酵母产生。

27、乙酸盐优选以1至4,000 mg/l、更优选200至3,000 mg/l、最优选750至2,500 mg/l的浓度范围存在。

28、乳酸盐优选以1至400 mg/l、更优选5至200 mg/l、最优选10至100 mg/l的浓度范围存在。

29、谷氨酸盐优选以10至1,000 mg/l、更优选50至600 mg/l、最优选75至250 mg/l的浓度范围存在。

30、铵优选以1至200 mg/l、更优选5至120 mg/l、最优选10至80 mg/l的浓度范围存在。

31、-氨基丁酸优选以300至4,000 mg/l、更优选500至3,000 mg/l、最优选700至2,000 mg/l的浓度范围存在。

32、如果hmda源自聚合物的解聚，则本技术不涉及从水性溶液中分离hmda。这种水性溶液不是微生物发酵方法的产物，而是来自用于解聚的化学方法。

33、与方法步骤a)结束时包含hmda的水性组合物的额外组分无关，所述组合物包含0.1至50重量%的hmda，优选5至20重量%的hmda，最优选7至22重量%的hmda。所述组合物的水含量优选为至少50重量%，更优选至少55重量%。所有百分比均基于所述组合物的总重量为100重量%。此外，含hmda的水性溶液通常还含有除水之外的具有比hmda更低沸点的其他物质。这些具有比胺更低沸点的物质的含量优选≤10重量%，特别优选≤5重量%，非常特别优选≤3重量%。同时，在技术方法中，所述含量通常≥0.01重量%，优选≥0.3重量%，除非低沸物已经事先被分离。此外，含hmda的水性溶液通常还含有具有比胺更高沸点的其他物质。在第一组合物中这些具有比胺更高沸点的物质的比例总计优选≥0.01重量%且≤10重量%，特别优选≥0.1重量%且≤5重量%，非常特别优选≥0.3重量%且≤3重量%。

34、与hmda相比具有较低沸点的可能存在于含hmda的水性溶液中的物质，除水之外，例如有氨、烷基胺或烯基胺、醇、乙二醇、环胺如吡咯烷、哌啶、氮杂环庚烷、亚胺、环状亚胺如四氢吡啶或四氢氮杂环庚三烯，或者溶剂残留如烃或卤代烃。此外，气体如氮气或二氧化碳可能以溶解或结合形式存在于溶液中。

35、与hmda相比具有较高沸点的可能存在的物质例如有hmda的二聚体或低聚物，其可在从hmda消除氨的同时形成。由于含hmda的水性溶液是通过生物技术手段生产的，所述含hmda的水性溶液还可含有在发酵方法中未完全转化的碳水化合物和源自发酵液且当前仍存在于含二胺的水性溶液中的盐。

36、在方法步骤a)中提供的溶液中存在的hmda优选以未带电形式存在。这通常在ph为至少11.5时是这种情况。因此，方法步骤a)中的含hmda的水性溶液优选具有至少11.5、更优选12.0的ph。

37、步骤b)

38、在本发明方法的第二步骤b)中，用溶剂混合物提取所述含hmda的水性溶液，所述溶剂混合物包含(i)至少一种具有4至7个碳原子的一元醇；和(ii)至少一种具有5至7个碳原子的烷烃，其中所述溶剂混合物的烷烃含量在基于所述溶剂混合物中存在的所有醇和烷烃的总重量计的2重量%至50重量%的范围内。

39、优选地，所述至少一种具有4至7个碳原子的一元醇选自1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、1-庚醇、环戊醇、环己醇及其混合物。更优选地，所述至少一种具有4至7个碳原子的一元醇选自1-丁醇、1-戊醇、1-己醇及其混合物。最优选地，所述至少一种具有4至7个碳原子的一元醇是1-己醇。

40、所述至少一种具有5至7个碳原子的烷烃可以是直链的、支链的或环状的。更优选地，所述至少一种具有5至7个碳原子的烷烃可以是直链的或环状的。最优选地，所述至少一种具有5至7个碳原子的烷烃可以是直链的。

41、优选地，所述至少一种具有5至7个碳原子的烷烃选自正戊烷、正己烷、正庚烷及其混合物。

42、优选地，所述溶剂混合物的烷烃含量在基于所述溶剂混合物中存在的所有醇和烷烃的总重量计的2重量%至40重量%、更优选2重量%至30重量%、最优选2重量%至20重量%的范围内。

43、步骤c)

44、在本发明方法的第三步骤c)中，获得作为单独相的含hmda的溶剂混合物。为了获得作为单独相的含hmda的溶剂混合物的措施没有特别限制。通常，在步骤b)之后一旦形成两个不同的相，含hmda的溶剂混合物就可以与水性相分离。该方法可以在混合-沉降器、提取塔或离心分离器中进行，具有1至20级，优选3至15级，最优选5至10级。

45、步骤d)

46、在本发明方法的第四步骤d)中，蒸馏含hmda的溶剂混合物并将hmda从所述溶剂混合物中分离。

47、对步骤d)中使用的蒸馏设备没有限制，但可以使用本领域已知用于此类分离步骤的任何蒸馏设备。所述蒸馏设备可以是单个蒸馏塔。所述单个蒸馏塔可以具有5至100、10至60或20至50个理论级。在1-己醇是一元醇的情况下，可以使用20个或更多理论级，例如20至50个理论级。蒸馏压力可以为100-1,000毫巴、150-800毫巴、150-700毫巴、200-600毫巴、200-500毫巴或200-400毫巴。因此，其低于1,013毫巴的大气压力。

48、实施方案的任何组合，特别是优选的、更优选的、最优选的范围和/或实施方案，都是合适且可选择的，并且是特别优选的。