JP2008502728A - リジンからのカプロラクタムの合成 - Google Patents
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Abstract
Description
rial Products:Research and Commercialization Priorities,edited by Dale,B.E.,Natural Research Council,Washington,DC,1999;Emerging Technologies for Materials and Chemicals from Biomass,ASC Symposium 467,edited by Narayan,R.,Rowell,R.,Schultz,T.,American Chemical Society,Washington,DC,1991参照)。
ヘキサノール(1.2L)中塩酸L‐リジン1(55g,300mmol)およびNaOH(12g,300mmol)の攪拌混合液を、H2Oを除去するためにDean-Starkトラップを用いて、加熱還流する。すべての出発物質が消費されるまで(1H NMRで調べられる)、懸濁液を8時間還流する。次いで、懸濁液を冷却および濾過して、副産物NaClを除去する。濾液を濃縮し、得られた粗製α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2を水に溶解させる。濃HClの添加でpH6に酸性化および部分的濃縮後に、結晶を室温で形成させ、収率75%で塩酸α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム(37g)を得る。
1,2‐プロパンジオール(1.2L)中塩酸L‐リジン1(55g,300mmol)およびNaOH(12g,300mmol)の攪拌混合液を加熱還流する。Dean-Starkトラップを用いて、最初の凝縮溶媒120mLを回収する。すべての出発物質が消費されるまで(1H NMRで調べられる)、反応溶液を更に2時間還流する。溶液を冷却し、真空下で濃縮する。エタノールを用いて、α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2を完全に溶解させる。副産物NaClを濾去する。濾液を濃縮し、得られた粗製α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2を水に溶解させる。濃HClの添加でpH6に酸性化、次いで部分的濃縮後に、結晶を室温で形成させ、収率74%で塩酸α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム(36.5g)を得る。
塩酸L‐リジン1 50mmolをNaOH50mmolで中和し、次いでエタノール200mLを加える。この混合液を200℃に8時間加熱する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約47%である。
塩酸L‐リジン1 30mmolをNaOH30mmolで中和し、次いで1‐ペンタノール120mLを加える。この混合液を137℃に加熱し、60時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約93%である。
塩酸L‐リジン1 30mmolをNaOH30mmolで中和し、次いで1‐ヘキサノール120mLを加える。この混合液を157℃に加熱し、8時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約89%である。
塩酸L‐リジン1 300mmolをNaOH300mmolで中和し、次いで1‐ヘキサノール1.2Lを加える。この混合液を150℃に加熱し、8時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約91%である。
塩酸L‐リジン1 300mmolをNaOH300mmolで中和し、次いで1,2‐プロパンジオール1.2Lを加える。この混合液を187℃に加熱し、反応液が最初に還流されて溶媒の約10%を除去した後で2時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約96%である。
塩酸L‐リジン1 30mmolをNaOH30mmolで中和し、次いでAl2O3270mmolを加え、その後1‐ブタノール120mLを加える。この混合液を117℃に加熱し、6時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約92%である。
塩酸L‐リジン1 30mmolをNaOH30mmolで中和し、次いでAl2O3270mmol、その後1‐ペンタノール120mLを加える。この混合液を137℃に加熱し、4時間還流する。この反応で製造されたα‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2の収率は約96%である。
α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2(2.56g,20mmol)を水100mLに溶解し、溶液を−5℃に冷却する。KOH(4.48g,80mmol)、次いでNH2OSO3H(4.52g,40mmol)の添加後、反応溶液を−5℃で1時間攪拌する。次いで反応溶液を70〜75℃に加熱し、この温度で1時間攪拌する。溶液を再び−5℃に冷却し、次いでKOH(4.48g,80mmol)、その後でNH2OSO3H(4.52g,40mmol)を追加する。−5℃で1時間攪拌後、反応溶液を70〜75℃に加熱し、更に1時間攪拌する。濃縮後、粗生成物を昇華により精製して、無色結晶ε‐カプロラクタム3 1.70g(75%)を得る。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2 20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−20℃に下げる。KOH800mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸400mmolを加える。水240mLおよびメタノール160mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約61%である。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2 20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−20℃に下げる。KOH800mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸400mmolを加える。水20mLおよびメタノール80mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約62%である。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−20℃に下げる。KOH800mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸400mmolを加える。水60mLおよびメタノール40mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約64%である。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2 20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−20℃に下げる。KOH160mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸80mmolを加える。水60mLおよびメタノール40mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約65%である。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2 20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−20℃に下げる。KOH160mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸80mmolを加える。水60mLおよびエタノール40mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約70%である。
前記のような環化反応(1)の終了後に、NaClを除去する。α‐アミノ‐ε‐カプロラクタム2 20mmolを反応器へ入れ、器の温度を水の凝固点より低い約−5℃に下げる。KOH160mmolを加え、次いでヒドロキシルアミン‐O‐スルホン酸80mmolを加える。水100mLからなる溶媒を用いて、アミンを洗い流す。次いで、生成物ε‐カプロラクタム3を昇華により精製したところ、収率はL‐リジン出発物質に対して約75%である。
クスはグルコース、デキストロース、キシロース、スクロース、フルクトース、アラビノース、グリセロール、他の糖または当業者に知られているポリオール類またはそれらの組合せなどを含むが、それらに限定されない。本発明の様々な態様において、原料バイオマスは加水分解で糖に変換される。本発明の様々な態様において、加水分解は酸加水分解である。本発明の他の態様において、加水分解は酵素加水分解である。グルコースのような糖を製造しうる加水分解法は当業界で周知である(2004年2月17日付で発行されたSchmidtらのUS特許No.6,692,578;1999年2月9日付で発行されたLightnerのUS特許No.5,868,851;1997年5月13日付で発行されたBrinkのUS特許No.5,628,830;1988年6月21日付で発行されたArenaらのUS特許No.4,752,579;1988年11月29日付で発行されたBarkerらのUS特許No.4,787,939;1993年6月22日付で発行されたBrinkのUS特許No.5,221,357;および1986年10月7日付で発行されたWrightのUS特許No.4,615,742参照)。ヘミセルロースの解重合でD‐キシロースおよびL‐アラビノースを生じるが、これらは化学製品の微生物合成用の代替出発物質として役立つ。植物油はバイオマスの他の成分である。植物油のエステル交換では、バイオディーゼルとして用いられるエステル化脂肪酸、および微生物合成で出発物質として使用に適した他のポリオールであるグルセロールに至る。本発明の様々な態様において、ステップBはグルコースを含むまたは含まない他の糖を製造する。
Claims (93)
- アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンの塩を加熱することからなる、α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムの合成方法。
- 更にα‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを精製する、請求項1に記載の方法。
- 更にα‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを結晶化させる、請求項1に記載の方法。
- 更に触媒の存在下で加熱する、請求項1に記載の方法。
- 触媒がAl2O3である、請求項4に記載の方法。
- アルコールが2〜6の炭素を有している、請求項1に記載の方法。
- アルコールがジオールを含んでなる、請求項6に記載の方法。
- アルコールがトリオールを含んでなる、請求項6に記載の方法。
- アルコールがグリコールを含んでなる、請求項6に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、1,2‐プロパンジオールおよびそれらの混合物からなる群からである、請求項6に記載の方法。
- アルコールが1,2‐プロパンジオールである、請求項10に記載の方法。
- 加熱がカプロラクタムの重合の温度未満である、請求項1に記載の方法。
- 加熱で水の共沸除去を行なう、請求項1に記載の方法。
- 加熱が還流により行なわれる、請求項1に記載の方法。
- 加熱が約99℃〜約201℃である、請求項1に記載の方法。
- アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンの塩を加熱し;および
反応生成物を脱アミノ化する;
ことからなる、ε‐カプロラクタムの合成方法。 - ε‐カプロラクタムの収率が約70%より大きい、請求項16に記載の方法。
- 脱アミノ化が水の凝固点未満の温度における、請求項16に記載の方法。
- 温度が約−5℃〜約−20℃である、請求項18に記載の方法。
- アミンが溶媒洗浄で除去される、請求項16に記載の方法。
- 溶媒が水およびアルコールの混合液である、請求項20に記載の方法。
- 溶媒が水である、請求項20に記載の方法。
- 更にε‐カプロラクタムを精製する、請求項16に記載の方法。
- 精製が昇華による、請求項23に記載の方法。
- 更に触媒の存在下で加熱する、請求項11に記載の方法。
- 触媒がAl2O3である、請求項25に記載の方法。
- アルコールが2〜6の炭素を有している、請求項16に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノールおよび1‐ヘキサノールからなる群からである、請求項16に記載の方法。
- アルコールが1,2‐プロパンジオールである、請求項16に記載の方法。
- 加熱がカプロラクタムの重合の温度未満である、請求項16に記載の方法。
- 加熱で水の共沸除去を行なう、請求項16に記載の方法。
- 加熱が還流により行なわれる、請求項16に記載の方法。
- 加熱が約99℃〜約201℃である、請求項16に記載の方法。
- 脱アミノ化に水酸化カリウムおよびヒドロキシル‐O‐スルホン酸を用いる、請求項16に記載の方法。
- α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンを加熱し;
ε‐カプロラクタムを製造するために、α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを脱アミノ化し;および
ε‐カプロラクタムをナイロン6に重合させる;
ことからなり、ここでL‐リジンがバイオマスから得たものである、バイオマスをナイロン6へ変換する方法。 - 更にバイオマスから糖を産生する、請求項35に記載の方法。
- 更に糖をL‐リジンへ変換させる、請求項36に記載の方法。
- 糖をL‐リジンへ変換させるために更に発酵反応を用いる、請求項36に記載の方法。
- 更に脱アミノ化アミンを発酵反応へリサイクルする、請求項38に記載の方法。
- 更にバイオマスから乳酸を産生する、請求項35に記載の方法。
- 1,2‐プロパンジオールを製造するために更に乳酸を水素化する、請求項40に記載の方法。
- 更にアルコールとして1,2‐プロパンジオールを用いる、請求項41に記載の方法。
- 更に触媒の存在下で加熱する、請求項35に記載の方法。
- アルコールが2〜6の炭素を有している、請求項35に記載の方法。
- アルコールがジオールを含んでなる、請求項35に記載の方法。
- アルコールがトリオールを含んでなる、請求項35に記載の方法。
- アルコールがグリコールを含んでなる、請求項35に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、1,2‐プロパンジオールおよびそれらの混合物からなる群からである、請求項35に記載の方法。
- アルコールが1,2‐プロパンジオールである、請求項48に記載の方法。
- 加熱がカプロラクタムの重合の温度未満である、請求項35に記載の方法。
- 加熱で水の共沸除去を行なう、請求項35に記載の方法。
- 加熱が還流により行なわれる、請求項35に記載の方法。
- 加熱が約99℃〜約201℃である、請求項35に記載の方法。
- ε‐カプロラクタムを合成し;
ε‐カプロラクタムを重合させる;
ことからなり、ここでε‐カプロラクタムがL‐リジンから得たものである、ナイロン6の製造方法。 - 糖をL‐リジンへ変換させるために更に発酵反応を用いる、請求項54に記載の方法。
- 更に脱アミノ化アミンを発酵反応へリサイクルする、請求項55に記載の方法。
- アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンの塩を還流することからなる、α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムの合成方法。
- アルコールが約2〜約6の炭素を含んでなる、請求項57に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、1,2‐プロパンジオールおよびそれらの混合物からなる群からである、請求項57に記載の方法。
- アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流が、カプロラクタムの重合の温度未満である、請求項57に記載の方法。
- アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流で、水の共沸除去を行なう、請求項57に記載の方法。
- アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流が、約99℃〜約201℃である、請求項57に記載の方法。
- 反応生成物を製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンを加熱し;および
ε‐カプロラクタムを製造するために、反応生成物を脱アミノ化する;
ことからなる、ε‐カプロラクタムの合成方法。 - ε‐カプロラクタムの収率が約70%より大きい、請求項63に記載の方法。
- ε‐カプロラクタムを製造するための反応生成物の脱アミノ化が、水の凝固点未満の温度における、請求項63に記載の方法。
- 温度が約−5℃〜約−20℃である、請求項65に記載の方法。
- 更にε‐カプロラクタムを昇華により精製する、請求項63に記載の方法。
- 反応生成物を製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの加熱が、触媒の存在下における、請求項63に記載の方法。
- 触媒がAl2O3である、請求項68に記載の方法。
- アルコールが約2〜約6の炭素を含んでなる、請求項63に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、1,2‐プロパンジオールおよびそれらの混合物からなる群からである、請求項63に記載の方法。
- 反応生成物を製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの加熱が、カプロラクタムの重合の温度未満である、請求項63に記載の方法。
- 製造するためにアルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの加熱で、水の共沸除去を行なう、請求項63に記載の方法。
- 反応生成物を製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの加熱で、還流を用いる、請求項63に記載の方法。
- 反応生成物を製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの加熱が、約99℃〜約201℃である、請求項63に記載の方法。
- ε‐カプロラクタムを製造するための反応生成物の脱アミノ化に、水酸化カリウムおよびヒドロキシル‐O‐スルホン酸を用いる、請求項63に記載の方法。
- バイオマスをL‐リジンへ変換し;
α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中でL‐リジンを還流し;
ε‐カプロラクタムを製造するために、α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを脱アミノ化し;および
ε‐カプロラクタムをナイロン6に重合させる;
ことからなる、バイオマスをナイロン6へ変換する方法。 - バイオマスをL‐リジンへ変換するために更に発酵反応を用いる、請求項77に記載の方法。
- 更に脱アミノ化アミンを発酵反応へリサイクルする、請求項78に記載の方法。
- 更にバイオマスから乳酸を産生する、請求項77に記載の方法。
- 1,2‐プロパンジオールを製造するために更に乳酸を水素化する、請求項80に記載の方法。
- 更にL‐リジンを還流するためのアルコールとして1,2‐プロパンジオールを用いる、請求項81に記載の方法。
- α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流に際して、更に触媒の存在下で還流する、請求項77に記載の方法。
- アルコールが約2〜約6の炭素を含んでなる、請求項77に記載の方法。
- アルコールがエタノール、1‐プロパノール、1‐ブタノール、1‐ペンタノール、1‐ヘキサノール、1,2‐プロパンジオールおよびそれらの混合物からなる群からである、請求項77に記載の方法。
- α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流が、カプロラクタムの重合の温度未満である、請求項77に記載の方法。
- α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流で、水の共沸除去を行なう、請求項77に記載の方法。
- α‐アミノ‐ε‐カプロラクタムを製造するために、アルコールを含んでなる溶媒中におけるL‐リジンの還流が、約99℃〜約201℃である、請求項77に記載の方法。
- L‐リジンからε‐カプロラクタムを合成し;および
ε‐カプロラクタムをナイロン6に重合させる;
ことからなる、ナイロン6の製造方法。 - バイオマスをL‐リジンへ変換させるために更に発酵反応を用いる、請求項89に記載の方法。
- 更に脱アミノ化アミンを発酵反応へリサイクルする、請求項90に記載の方法。
- 更にバイオマスから乳酸を産生する、請求項90に記載の方法。
- 1,2‐プロパンジオールを製造するために更に乳酸を水素化する、請求項92に記載の方法。
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