JP2014070031A - Method for producing long-chain dicarboxylic acid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、融解した際に着色の少ない液体となる長鎖ジカルボン酸の製造方法及び当該方法によって製造される長鎖ジカルボン酸に関する。 The present invention relates to a method for producing a long-chain dicarboxylic acid that becomes a liquid with little coloring when melted, and a long-chain dicarboxylic acid produced by the method.
長いアルキル鎖長をもち、その両末端にカルボキシル基を有する長鎖の飽和ジカルボン酸は、香料、合成高分子の改質材、接着剤などの原料として有用である。従来、飽和カルボン酸は、石油からの蒸留分離によって得られるｎ−パラフィン等のアルカンを原料とし、その両末端を酸化することによって生産されている。ｎ−パラフィン等のアルカンの両末端の酸化には、酵母を用いた発酵法も用いられており、さらにこの発酵法ではｎ−パラフィン以外に脂肪酸や脂肪酸エステルを基質とする場合でもジカルボン酸を生産できることも知られている（例えば特許文献１〜３、非特許文献１）。 A long-chain saturated dicarboxylic acid having a long alkyl chain length and having carboxyl groups at both ends thereof is useful as a raw material for fragrances, synthetic polymer modifiers, adhesives and the like. Conventionally, saturated carboxylic acids are produced by using alkanes such as n-paraffins obtained by distillation separation from petroleum as raw materials and oxidizing both ends thereof. Fermentation using yeast is also used to oxidize both ends of alkanes such as n-paraffins. Furthermore, this fermentation method produces dicarboxylic acids even when fatty acids or fatty acid esters are used as substrates in addition to n-paraffins. It is also known that it can be performed (for example, Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来用いられている製造方法では、長鎖ジカルボン酸は製造過程において混入する不純物のために淡黄色を帯び、および／または溶剤に溶解した場合に溶液を濁らせるため、ポリマー製造に際して、ポリマーの色相や濁りに影響を及ぼしていた。さらに、白色粉末である長鎖ジカルボン酸が得られていても、微量の不純物のために融解した際に着色する長鎖ジカルボン酸が存在し、これをポリエステルないしポリアミドの原料に用いる場合、得られるポリエステルないしポリアミドが着色して品質を低下せしめるような問題が生じていた。 However, in the production method used conventionally, the long-chain dicarboxylic acid has a light yellow color due to impurities mixed in during the production process and / or makes the solution cloudy when dissolved in a solvent. Had an effect on the hue and turbidity of the. Further, even when a long-chain dicarboxylic acid that is a white powder is obtained, there is a long-chain dicarboxylic acid that is colored when melted due to a small amount of impurities, and this is obtained when this is used as a raw material for polyester or polyamide. There has been a problem that the polyester or polyamide is colored to deteriorate the quality.
これまでに、長鎖ジカルボン酸の色相を改善するための方法が開発され、報告されている（特許文献４，５，６）。しかしながら、これらの方法により得られた長鎖ジカルボン酸は、色相が改善（すなわち、色相が薄い）されているものの依然として不純物を含み、融解した際の色相や濁りを改善するには不十分であった。また、溶剤に融解させた際に無色透明の溶液が得られる長鎖ジカルボン酸が開発され、報告されている。しかしながら、この方法により得られた長鎖ジカルボン酸を融解させた際の着色は依然として解消されていなかった。さらにこれらの方法により得られた長鎖ジカルボン酸を原料にポリマー重合をおこなった際の着色問題は依然として解消されず、改善が切望されていた。 So far, methods for improving the hue of long-chain dicarboxylic acids have been developed and reported (Patent Documents 4, 5, and 6). However, the long-chain dicarboxylic acids obtained by these methods have improved hue (i.e., thinner hue) but still contain impurities and are insufficient to improve hue and turbidity when melted. It was. Further, a long-chain dicarboxylic acid capable of obtaining a colorless and transparent solution when melted in a solvent has been developed and reported. However, the coloration when the long-chain dicarboxylic acid obtained by this method is melted has not been eliminated. Furthermore, the coloring problem when polymer polymerization is performed using a long-chain dicarboxylic acid obtained by these methods as a raw material has not been solved, and improvement has been eagerly desired.
本発明は、融解した際に着色の少ない液体となる新規長鎖ジカルボン酸の製造方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、融解した際に着色の少ない液体となる新規長鎖ジカルボン酸を提供することを別の目的とする。
本発明はまた、融解した際に着色の少ない液体となる新規長鎖ジカルボン酸を構成単位に含む、重合体を提供することを別の目的とする。
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the novel long-chain dicarboxylic acid used as a liquid with little coloring when it fuse | melts.
Another object of the present invention is to provide a novel long-chain dicarboxylic acid that becomes a liquid with little coloring when melted.
Another object of the present invention is to provide a polymer containing, as a constituent unit, a novel long-chain dicarboxylic acid that becomes a liquid with little coloring when melted.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、粗精製長鎖ジカルボン酸に含まれる不純物であるところの濁り成分や着色成分を、粗精製長鎖ジカルボン酸中に含まれる長鎖ジカルボン酸の質量に対して、少なくとも４．５倍量の有機溶剤と少なくとも２倍量の水を用いて抽出及び除去することによって、融解した際に無色透明の液体となる長鎖ジカルボン酸を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have included a turbid component and a colored component that are impurities contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid in the crude purified long-chain dicarboxylic acid. The long-chain dicarboxylic acid that becomes a colorless and transparent liquid when melted by extraction and removal using at least 4.5 times the amount of organic solvent and at least twice the amount of water with respect to the mass of the long-chain dicarboxylic acid It has been found that an acid can be produced, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下を包含する。
［１］ 融解した際に着色の少ない液体となる長鎖ジカルボン酸の製造方法であって、粗精製長鎖ジカルボン酸に含まれる濁り成分や着色成分を粗精製長鎖ジカルボン酸中に含まれる長鎖ジカルボン酸の質量の少なくとも４．５倍量の有機溶剤と少なくとも２倍量の水を用いて抽出及び除去することを含む、上記方法。
［２］ 長鎖ジカルボン酸がタプシン酸を含む、［１］の方法。
［３］ 粗精製長鎖ジカルボン酸が発酵法により製造されたものである、［１］又は［２］の方法。
［４］ 前記有機溶剤が芳香族炭化水素である、［１］〜［３］のいずれかの方法。
［５］ 濁り成分や着色成分を抽出及び除去する工程が、
（ｉ）粗精製長鎖ジカルボン酸を芳香族炭化水素と水の混合溶液に８５℃から１２０℃の間の温度で溶解する工程；
（ｉｉ）工程（ｉ）で得られた溶液を芳香族炭化水素相と水相に分離せしめたのち、該水相を除去する工程；
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）において水相が除去された、粗精製長鎖ジカルボン酸が溶解した該芳香族炭化水素相の溶液を５℃から５０℃の間に冷却して長鎖ジカルボン酸を晶析させる工程、又は工程（ｉｉ）において水相が除去された、粗精製長鎖ジカルボン酸が溶解した該芳香族炭化水素相の溶液に、長鎖ジカルボン酸に対する貧溶媒を加えて、長鎖ジカルボン酸を晶析させる工程；及び
（ｉｖ）晶析した長鎖ジカルボン酸を回収する工程、
を含む、［４］の方法。
［６］ 芳香族炭化水素がトルエンである、［４］又は［５］の方法。
［７］ 融解した長鎖ジカルボン酸の液体のハーゼン単位色数が１５０以下である、長鎖ジカルボン酸。
［８］ ［１］〜［６］のいずれかの方法により得られる、［７］の長鎖ジカルボン酸。
［９］ ［７］又は［８］の長鎖ジカルボン酸を単量体成分として含む、高分子化合物。
That is, the present invention includes the following.
[1] A method for producing a long-chain dicarboxylic acid that becomes a liquid with little coloration when melted, and a turbid component and a colored component contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid are contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid. Extraction and removal using at least 4.5 times the amount of organic solvent and at least twice the amount of water of the weight of the chain dicarboxylic acid.
[2] The method according to [1], wherein the long-chain dicarboxylic acid contains tapsinic acid.
[3] The method of [1] or [2], wherein the crude purified long-chain dicarboxylic acid is produced by a fermentation method.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the organic solvent is an aromatic hydrocarbon.
[5] The process of extracting and removing turbidity components and coloring components
(I) dissolving the crude long-chain dicarboxylic acid in a mixed solution of an aromatic hydrocarbon and water at a temperature between 85 ° C. and 120 ° C .;
(Ii) a step of separating the solution obtained in step (i) into an aromatic hydrocarbon phase and an aqueous phase and then removing the aqueous phase;
(Iii) A solution of the aromatic hydrocarbon phase in which the aqueous phase has been removed in step (ii) and in which the crude purified long-chain dicarboxylic acid is dissolved is cooled between 5 ° C. and 50 ° C. to crystallize the long-chain dicarboxylic acid. A poor solvent for the long-chain dicarboxylic acid is added to the solution of the aromatic hydrocarbon phase in which the aqueous phase has been removed in the step of analyzing, or in the step (ii), in which the crude purified long-chain dicarboxylic acid is dissolved. A step of crystallizing the acid; and (iv) a step of recovering the crystallized long-chain dicarboxylic acid;
The method according to [4], including:
[6] The method of [4] or [5], wherein the aromatic hydrocarbon is toluene.
[7] A long-chain dicarboxylic acid in which the melted long-chain dicarboxylic acid liquid has a Hazen unit color number of 150 or less.
[8] The long-chain dicarboxylic acid of [7] obtained by the method according to any one of [1] to [6].
[9] A polymer compound comprising the long-chain dicarboxylic acid of [7] or [8] as a monomer component.
本発明によれば、融解した際に無色透明の液体となる、新規長鎖ジカルボン酸の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、融解した際に無色透明の液体となる、新規長鎖ジカルボン酸を提供することができる。
さらに、本発明によれば、融解した際に無色透明の液体となる新規長鎖ジカルボン酸を構成単位に含む、重合体を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a novel long-chain dicarboxylic acid that becomes a colorless and transparent liquid when melted.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a novel long-chain dicarboxylic acid that becomes a colorless and transparent liquid when melted.
Furthermore, according to this invention, the polymer which contains the novel long-chain dicarboxylic acid which becomes a colorless and transparent liquid when it fuse | melts in a structural unit can be provided.
本発明は、融解した際に無色透明の液体となる長鎖ジカルボン酸の製造方法に関する。
本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸は従来の長鎖ジカルボン酸と異なり、融解させた場合に、長鎖ジカルボン酸の溶液が濁ったり、着色したりすることがないために、ポリマー材料の原料として極めて有用性の高いものを得ることができる。
The present invention relates to a method for producing a long-chain dicarboxylic acid that becomes a colorless and transparent liquid when melted.
The long-chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention is different from the conventional long-chain dicarboxylic acid, and when melted, the solution of the long-chain dicarboxylic acid does not become turbid or colored. It is possible to obtain a highly useful material.
本発明方法は、粗精製長鎖ジカルボン酸に含まれる濁り成分や着色成分を長鎖ジカルボン酸の量に対して少なくとも４．５倍量の有機溶剤と少なくとも２倍量の水を用いて抽出及び除去することを含む。 In the method of the present invention, turbidity components and coloring components contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid are extracted using at least 4.5 times as much organic solvent and at least twice as much water as the amount of long-chain dicarboxylic acid. Including removing.
本明細書において「粗精製長鎖ジカルボン酸」は、長鎖ジカルボン酸に加えて、不純物であるところの、溶液を濁らせたりする成分（以下、「濁り成分」と記載する）や着色したりする成分（以下、「着色成分」と記載する）を含む。粗精製長鎖ジカルボン酸自体は粉末にした際に、有色（例えば、黄〜淡黄色）であり得るが、白色であっても良い。粗精製長鎖ジカルボン酸は、鎖中に不飽和結合を１つ以上有しても良い炭素数１０〜２２の長鎖ジカルボン酸を含み、好ましくはタプシン酸（炭素数１６）を含む。さらに好ましくは、粗精製長鎖ジカルボン酸は、タプシン酸を主成分とする。ここで「主成分」とは、タプシン酸が粗精製長鎖ジカルボン酸に含まれる長鎖ジカルボン酸の総量の７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、９９％以上の割合を占めることを意味する。 In this specification, “crudely purified long-chain dicarboxylic acid” is a component that causes impurities in the solution (hereinafter, referred to as “turbid component”) or color in addition to the long-chain dicarboxylic acid. Ingredients (hereinafter referred to as “coloring ingredients”). The crude purified long-chain dicarboxylic acid itself may be colored (for example, yellow to light yellow) when powdered, but may be white. The crude purified long-chain dicarboxylic acid includes a long-chain dicarboxylic acid having 10 to 22 carbon atoms which may have one or more unsaturated bonds in the chain, and preferably includes tapsinic acid (16 carbon atoms). More preferably, the crudely purified long-chain dicarboxylic acid is mainly composed of tapsinic acid. Here, “main component” means that 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 99% of the total amount of long-chain dicarboxylic acid contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid. It means to occupy the above proportion.
粗精製長鎖ジカルボン酸は、従来公知の一般的な手法によって製造することが可能であり、化学的合成法又は生物学的手法を用いて得ることができる。好ましくは、粗精製長鎖ジカルボン酸は発酵法を含む方法により製造されたものである。発酵法で製造された粗精製長鎖ジカルボン酸には、不純物としてタンパク質等の窒素化合物や無機塩や糖等の炭水化物を含む物質が混入し、これが濁り成分や着色成分となり得る。 The crudely purified long-chain dicarboxylic acid can be produced by a conventionally known general method, and can be obtained using a chemical synthesis method or a biological method. Preferably, the crude purified long chain dicarboxylic acid is produced by a method including a fermentation method. A crudely purified long-chain dicarboxylic acid produced by a fermentation method is mixed with substances containing nitrogen compounds such as proteins, and carbohydrates such as inorganic salts and sugars as impurities, which can become turbid components or colored components.
発酵法は、長鎖ジカルボン酸の原料（以下、本明細書中、発酵法における当該原料を「基質」と記載する場合がある）の存在下にて、特定の微生物を培養することによって、微生物の働きにより当該原料が酸化され長鎖ジカルボン酸が生じる。 Fermentation is performed by culturing a specific microorganism in the presence of a raw material of a long-chain dicarboxylic acid (hereinafter, the raw material in the fermentation method may be referred to as “substrate” in the present specification). The raw material is oxidized by this action to produce a long-chain dicarboxylic acid.
長鎖ジカルボン酸の原料としては、炭素数が１０〜２２の、鎖中に不飽和結合を１つ以上有しても良いｎ−パラフィン、飽和又は不飽和脂肪酸、飽和又は不飽和脂肪酸エステル等が挙げられるが、これらに限定はされない。好ましくは、長鎖ジカルボン酸の原料はｎ−ヘキサデカン、パルミチン酸、パルミチン酸エステル、パルミトレイン酸、パルミトレイン酸エステル（炭素数１６）である。脂肪酸エステル原料は脂肪酸メチル、脂肪酸エチル、脂肪酸プロピル、脂肪酸ブチル等が挙げられるが、これに限定されない。好ましくは脂肪酸メチルである。ｎ−ヘキサデカン、パルミチン酸又はパルミチン酸メチルは、微生物の働きにより酸化されタプシン酸を生じる。パルミトレイン酸又はパルミトレイン酸メチルは、微生物の働きにより酸化され７−ヘキサデセン二酸を生じた後、還元反応を行うことによってタプシン酸を生じる。 Examples of the raw material of the long chain dicarboxylic acid include n-paraffin, saturated or unsaturated fatty acid, saturated or unsaturated fatty acid ester having 10 to 22 carbon atoms and optionally having one or more unsaturated bonds in the chain. Although not limited to these. Preferably, the raw material of the long chain dicarboxylic acid is n-hexadecane, palmitic acid, palmitic acid ester, palmitoleic acid, palmitoleic acid ester (16 carbon atoms). Examples of the fatty acid ester raw material include, but are not limited to, fatty acid methyl, fatty acid ethyl, fatty acid propyl, fatty acid butyl, and the like. Preferably it is fatty acid methyl. n-hexadecane, palmitic acid or methyl palmitate is oxidized by the action of microorganisms to produce tapsinic acid. Palmitoleic acid or methyl palmitoleate is oxidized by the action of microorganisms to produce 7-hexadecenedioic acid, and then undergoes a reduction reaction to produce tapsinic acid.
利用可能な微生物としては、アルカン又は飽和若しくは不飽和脂肪酸、又は飽和若しくは不飽和脂肪酸エステルを用いる培養において、生成物としてα，ω−ジカルボン酸を分泌することが可能なものであれば特に限定されないが、好ましくは酵母菌である。このような酵母菌としては、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属に属する酵母菌が挙げられ、例えば、カンジダ・アルビカンス（Ｃ． ａｌｂｉｃａｎｓ）、カンジダ・クロアカエ（Ｃ． ｃｌｏａｃａｅ）、カンジダ・グイレルモンジイ（Ｃ． ｇｕｒｉｌｌｅｒｍｏｎｄｉｉ）、カンジダ・インターメジア（Ｃ． ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ）、カンジダ・リポリチカ（Ｃ． ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ）、カンジダ・マルトサ（Ｃ． ｍａｌｔｏｓａ）、カンジダ・パラプシロシス（Ｃ． ｐａｒａｐｓｉｌｏｓｉｓ）、カンジダ・ゼイレノイデス（Ｃ． ｚｅｙｅｎｏｉｄｅｓ）、カンジダ・トロピカリス（Ｃ． ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ）等を利用することができる（これらに限定はされない）。また、カンジダ・トロピカリス（Ｃ． ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ）については、β−酸化経路が部分的に遮断されている変異株を利用することが好ましい。このような変異株は自然環境より単離された菌株であっても良いし、遺伝子工学的手法により人為的に作製された菌株であっても良い。このような菌株として、カンジダ・トロピカリスＨ４１、カンジダ・トロピカリスＨ４１Ｂ、カンジダ・トロピカリスＨ５１、カンジダ・トロピカリスＨ４５、カンジダ・トロピカリスＨ４３、カンジダ・トロピカリスＨ５３、カンジダ・トロピカリスＨ５３４、カンジダ・トロピカリスＨ５３４Ｂ、カンジダ・トロピカリスＨ４３５、カンジダ・トロピカリスＡＴＣＣ２０９６２及び、カンジダ・トロピカリスＨＤＣ１００等が挙げられる（これらに限定されない）。好ましい微生物としては、カンジダ・トロピカリスＡＴＣＣ２０９６２又はカンジダ・トロピカリスＨＤＣ１００である。 The microorganism that can be used is not particularly limited as long as it can secrete α, ω-dicarboxylic acid as a product in culture using alkane, saturated or unsaturated fatty acid, or saturated or unsaturated fatty acid ester. However, yeast is preferable. Examples of such a yeast include yeast belonging to the genus Candida, such as C. albicans, C. cloacae, C. guillermondiii. ), C. intermedia, C. lipolytica, C. maltosa, C. paraposisis, C. zidroid, C. z. A squirrel (C. tropicalis) etc. can be utilized (it is not limited to these). Moreover, about Candida tropicalis (C. tropicalis), it is preferable to use the mutant in which the β-oxidation pathway is partially blocked. Such a mutant strain may be a strain isolated from the natural environment, or may be a strain artificially prepared by a genetic engineering technique. As such strains, Candida tropicalis H41, Candida tropicalis H41B, Candida tropicalis H51, Candida tropicalis H45, Candida tropicalis H43, Candida tropicalis H53, Candida tropicalis H534, Candida tropicalis Examples include (but are not limited to) Tropicalis H534B, Candida tropicalis H435, Candida tropicalis ATCC20962, and Candida tropicalis HDC100. Preferred microorganisms are Candida tropicalis ATCC 20962 or Candida tropicalis HDC100.
微生物の培養は、公知の一般的な手法に基づいて行うことができ、すなわち、微生物（好ましくは酵母）の培養に一般的に用いられる培地に対して、長鎖ジカルボン酸の原料を培地全体の０．１〜２０％（ｖ／ｖ）、好ましくは１〜１０％（ｖ／ｖ）程度加えた培地中にて、２０〜３５℃、ｐＨは中性付近（好ましくはｐＨ７）にて、１〜１０日間程度培養する。培地には、上記長鎖ジカルボン酸の原料に加えて、適当な炭素源、窒素源及び無機塩、ならびに必要に応じその他有機成分を含める。炭素源としては、糖類（グルコース、ラクトースなど）、アルコール類（グリセロール、マンニトールなど）、有機酸類（グルコン酸、フマル酸など）が挙げられるが、これらに限定はされない。窒素源としては、有機又は無機窒素含有化合物（ペプトン、硫酸アンモニウムなど）が挙げられるが、これらに限定はされない。無機塩としては、リン酸、硫酸及び塩酸の、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、鉄、ニッケル及び亜鉛塩が挙げられるが、これらに限定はされない。その他有機成分としては、酵母エキス、肉エキス、Ｄ−ビオチンなどが挙げられるが、これらに限定はされない。 The culture of microorganisms can be carried out based on a known general method, that is, the raw material of long-chain dicarboxylic acid is added to the whole medium with respect to the medium generally used for culturing microorganisms (preferably yeast). In a medium supplemented with 0.1 to 20% (v / v), preferably 1 to 10% (v / v), 20 to 35 ° C., pH is near neutral (preferably pH 7), 1 Incubate for about 10 days. In addition to the raw material of the above long-chain dicarboxylic acid, the medium contains an appropriate carbon source, nitrogen source and inorganic salt, and other organic components as necessary. Examples of the carbon source include, but are not limited to, sugars (glucose, lactose, etc.), alcohols (glycerol, mannitol, etc.), and organic acids (gluconic acid, fumaric acid, etc.). Nitrogen sources include, but are not limited to, organic or inorganic nitrogen-containing compounds (such as peptone, ammonium sulfate). Inorganic salts include, but are not limited to, sodium, potassium, magnesium, iron, nickel and zinc salts of phosphoric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid. Other organic components include yeast extract, meat extract, D-biotin and the like, but are not limited thereto.
発酵液からの長鎖ジカルボン酸の析出及び取得は、長鎖ジカルボン酸の精製について、一般的に用いられる手法を適宜組み合わせて用いることによって行うことができる。すなわち、発酵液に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性溶液を加えて、ｐＨ１０〜１３、好ましくはｐＨ１１〜１２に調整して、長鎖ジカルボン酸を溶解させる。続いて、発酵液を濾過又は遠心分離し水相を取得する。さらに、得られた水相に硫酸、塩酸、リン酸、及び臭素酸等の無機酸を加えてｐＨ４．０以下、好ましくは３．０以下とし、発酵液中に遊離する長鎖ジカルボン酸を析出させる（酸析）。酸析の際のｐＨが低いほど長鎖ジカルボン酸の回収率が向上する。酸析処理した発酵液を濾過又は遠心分離することにより、粗精製長鎖ジカルボン酸を得ることができる。長鎖ジカルボン酸を析出する方法としては、酸析に限定されない。粗精製長鎖ジカルボン酸は純水やアルコール等で洗浄し、脱水乾固することができる。 Precipitation and acquisition of the long-chain dicarboxylic acid from the fermentation broth can be performed by appropriately combining commonly used techniques for purification of the long-chain dicarboxylic acid. That is, an alkaline solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is added to the fermentation broth to adjust the pH to 10-13, preferably pH 11-12, to dissolve the long-chain dicarboxylic acid. Subsequently, the fermentation broth is filtered or centrifuged to obtain an aqueous phase. Further, an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and bromic acid is added to the obtained aqueous phase to adjust the pH to 4.0 or less, preferably 3.0 or less, thereby depositing a long-chain dicarboxylic acid that is liberated in the fermentation broth. (Acid precipitation). The lower the pH during acid precipitation, the higher the recovery rate of the long-chain dicarboxylic acid. By roughly filtering or centrifuging the acidified fermented liquor, a crudely purified long-chain dicarboxylic acid can be obtained. The method for depositing the long-chain dicarboxylic acid is not limited to acid precipitation. The crudely purified long-chain dicarboxylic acid can be washed with pure water, alcohol or the like and dehydrated to dryness.
粗精製長鎖ジカルボン酸は、ガスクロマトグラフィーによって分析した場合に、主成分の長鎖ジカルボン酸（好ましくはタプシン酸）の純度が少なくとも８０％以上、８５％以上、９０％以上又はそれ以上であれば良い。 When the crude long-chain dicarboxylic acid is analyzed by gas chromatography, the purity of the main-chain long-chain dicarboxylic acid (preferably tapsinic acid) is at least 80%, 85%, 90% or more. It ’s fine.
粗精製長鎖ジカルボン酸の精製は、発酵液中に長鎖ジカルボン酸が存在する状態で行なうことができ、長鎖ジカルボン酸を発酵液から分離した後に行なうこともできる。好適には、分離した後に行うのが良い。 The purification of the crude purified long-chain dicarboxylic acid can be performed in a state where the long-chain dicarboxylic acid is present in the fermentation broth, and can also be performed after separating the long-chain dicarboxylic acid from the fermentation broth. Preferably, it is carried out after separation.
続いて、粗精製長鎖ジカルボン酸に含まれる濁り成分や着色成分を有機溶剤および水を用いて抽出及び除去する。有機溶剤としては、芳香族炭化水素が挙げられる。以下、芳香族炭化水素および水を用いた濁り成分や着色成分の抽出・除去法について説明する。 Subsequently, turbid components and colored components contained in the roughly purified long-chain dicarboxylic acid are extracted and removed using an organic solvent and water. An aromatic hydrocarbon is mentioned as an organic solvent. Hereinafter, a method for extracting / removing turbid components and colored components using aromatic hydrocarbons and water will be described.
利用可能な芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレンやメシチレン等が挙げられるが、これらに限定はされない。好ましくはトルエンである。水としては、脱イオン水、蒸留水や純水等が挙げられるが、これらに限定されない。 Aromatic hydrocarbons that can be used include, but are not limited to, benzene, toluene, xylene, mesitylene, and the like. Preferably it is toluene. Examples of water include, but are not limited to, deionized water, distilled water, and pure water.
本発明においては、前記の粗精製長鎖ジカルボン酸に対して、長鎖ジカルボン酸の純分量の少なくとも４．５倍量（重量）以上の芳香族炭化水素および少なくとも２倍量（重量）以上の水を用いる。ここで芳香族炭化水素は、好ましくは５倍量（重量）以上であり、上限としては、２５倍量（重量）以下が好ましく、１０倍量（重量）以下がより好ましい。水は、好ましくは２．５倍量（重量）以上であり、上限としては１０倍量（重量）以下が好ましく、５倍量（重量）以下がより好ましい。その後、昇温して８０℃以上から１２０℃以下の温度、好ましくは８５℃以上から１１０℃以下の温度、より好ましくは８５℃以上から１００℃以下の温度に加温して、粗精製長鎖ジカルボン酸を溶解させる。この際、粗精製長鎖ジカルボン酸中に含まれる長鎖ジカルボン酸及び濁り成分や着色成分の一部が芳香族炭化水素又は水中に溶解する。なお、タプシン酸のトルエンへの溶解度は８０℃で５．０質量％であり、８５℃で１１．３質量％、９０℃で２３．０質量％である。 In the present invention, at least 4.5 times (weight) or more of the aromatic hydrocarbon and at least twice (weight) or more of the pure amount of the long-chain dicarboxylic acid relative to the crudely purified long-chain dicarboxylic acid. Use water. Here, the amount of the aromatic hydrocarbon is preferably 5 times (weight) or more, and the upper limit is preferably 25 times (weight) or less, more preferably 10 times (weight) or less. The amount of water is preferably 2.5 times (weight) or more, and the upper limit is preferably 10 times (weight) or less, and more preferably 5 times (weight) or less. Thereafter, the temperature is raised and heated to a temperature of 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, preferably 85 ° C. or higher and 110 ° C. or lower, more preferably 85 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. Dissolve the dicarboxylic acid. At this time, the long-chain dicarboxylic acid contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid and part of the turbid component and the colored component are dissolved in the aromatic hydrocarbon or water. The solubility of tapsinic acid in toluene is 5.0% by mass at 80 ° C., 11.3% by mass at 85 ° C., and 23.0% by mass at 90 ° C.
続いて、８０℃以上から１２０℃以下の温度、好ましくは８５℃以上から１１０℃以下の温度、より好ましくは８５℃以上から１００℃以下の温度の間に維持しながら、静置して重力によって芳香族炭化水素相と水相に分離せしめたのち、該水相を除去して、得られた溶液を５℃以上から５０℃以下、好ましくは１０℃以上から４５℃以下、更に好ましくは２０℃以上から４０℃以下に冷却して、長鎖ジカルボン酸を晶析させる。この際、粗精製長鎖ジカルボン酸中に含まれる、ほとんど又は全ての濁り成分や着色成分は芳香族炭化水素又は分離した水の中に溶解したままである。なお、タプシン酸のトルエンへの溶解度は４０℃で０．３質量％である。得られた晶析成分を濾過又は遠心分離して回収し、乾燥させることによって、濁り成分や着色成分がほとんど又は全て除去された長鎖ジカルボン酸を白色粉末の形態で得ることができる。 Subsequently, while maintaining the temperature between 80 ° C. and 120 ° C., preferably between 85 ° C. and 110 ° C., more preferably between 85 ° C. and 100 ° C. After separation into an aromatic hydrocarbon phase and an aqueous phase, the aqueous phase is removed, and the resulting solution is 5 ° C to 50 ° C, preferably 10 ° C to 45 ° C, more preferably 20 ° C. The long chain dicarboxylic acid is crystallized by cooling to 40 ° C. or lower. At this time, most or all of the turbid components and coloring components contained in the crude purified long chain dicarboxylic acid remain dissolved in the aromatic hydrocarbon or separated water. Note that the solubility of tapsinic acid in toluene is 0.3% by mass at 40 ° C. The obtained crystallization component is recovered by filtration or centrifugation, and dried to obtain a long-chain dicarboxylic acid from which most or all of the turbid component and coloring component have been removed, in the form of a white powder.
あるいは、８０℃以上から１２０℃以下の温度、好ましくは８５℃以上から１１０℃以下の温度、より好ましくは８５℃以上から１００℃以下の温度の間に維持しながら、静置して重力によって芳香族炭化水素相と水相に分離せしめたのち、該水相を除去して、得られた溶液に長鎖ジカルボン酸に対する貧溶媒を加えて、長鎖ジカルボン酸を晶析させることもできる。利用可能な貧溶媒としては、長鎖ジカルボン酸の溶解度が低い溶媒であれば良く、例えばｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、ｎ−トリデカン、ｎ−テトラデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−ヘプタデカン、ｎ−オクタデカン、ｎ−ノナデカン等が挙げられるが、これに限定はされない。この際、粗精製長鎖ジカルボン酸中に含まれる、ほとんど又は全ての濁り成分や着色成分は芳香族炭化水素又は分離した水中に溶解したままである。得られた晶析成分を濾過又は遠心分離して回収し、乾燥させることによって、濁り成分や着色成分が除去された長鎖ジカルボン酸を白色粉末の形態で得ることができる。 Alternatively, it is kept at a temperature of 80 ° C. to 120 ° C., preferably 85 ° C. to 110 ° C., more preferably 85 ° C. to 100 ° C. After separation into an aromatic hydrocarbon phase and an aqueous phase, the aqueous phase is removed, and a poor solvent for the long-chain dicarboxylic acid is added to the resulting solution to crystallize the long-chain dicarboxylic acid. As the poor solvent that can be used, a solvent having a low solubility of a long-chain dicarboxylic acid may be used. For example, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-undecane, and n-dodecane. , N-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane and the like, but are not limited thereto. At this time, most or all of the turbid components and coloring components contained in the crude purified long-chain dicarboxylic acid remain dissolved in the aromatic hydrocarbon or separated water. The obtained crystallization component is recovered by filtration or centrifugation, and dried to obtain a long-chain dicarboxylic acid from which a turbid component or a colored component has been removed, in the form of a white powder.
得られた長鎖ジカルボン酸は、ガスクロマトグラフィーによって分析した場合に、主成分の長鎖ジカルボン酸（好ましくはタプシン酸）の純度が少なくとも９５％以上、９７％以上、９９％以上又はそれ以上であり得る。 When the obtained long-chain dicarboxylic acid is analyzed by gas chromatography, the purity of the main-chain long-chain dicarboxylic acid (preferably tapsinic acid) is at least 95% or more, 97% or more, 99% or more or more. possible.
本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸は、融解した際に無色透明の融解液であり、濁ったり、着色したりすることがない。該長鎖ジカルボン酸は、融解した際のハーゼン単位色数が１００以下となる長鎖ジカルボン酸である。好ましくは、ハーゼン単位色数が８０以下であり、より好ましくは７０以下又は６０以下であり、さらに好ましくは５０以下、４０以下又は３０以下である。ハーゼン単位色数が２６０を超えると明らかに着色が感じられる。尚、「ハーゼン単位色数」はＪＩＳ Ｋ００７１−１に準じて測定することができる。 The long-chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention is a colorless and transparent melt when melted and does not become cloudy or colored. The long-chain dicarboxylic acid is a long-chain dicarboxylic acid having a Hazen unit color number of 100 or less when melted. Preferably, the Hazen unit color number is 80 or less, more preferably 70 or less or 60 or less, and still more preferably 50 or less, 40 or less, or 30 or less. When the Hazen unit color number exceeds 260, coloring is clearly felt. The “Hazen unit color number” can be measured according to JIS K0071-1.
本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸は、高分子化合物（ポリマー）を構成する単量体成分（モノマー）として利用することができる。本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸の高分子化合物への重合は、長鎖ジカルボン酸を用いたポリマー製造において一般的に用いられる手法（例えば、溶液重縮合、界面重縮合などが挙げられるが、これらに限定されない）により行うことができる。ポリマー製造に際しては、本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸に加えて、他の化合物も単量体成分（モノマー）として併用することができる。 The long chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention can be used as a monomer component (monomer) constituting a polymer compound (polymer). Polymerization of a long-chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention into a polymer compound includes techniques commonly used in polymer production using a long-chain dicarboxylic acid (for example, solution polycondensation, interfacial polycondensation, etc.). But is not limited thereto). In polymer production, in addition to the long-chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention, other compounds can be used in combination as a monomer component (monomer).
本発明の方法により得られた長鎖ジカルボン酸は、例えば、ジオール類との反応により高分子量化し実用可能なポリエステルを得ることができる。当該ポリエステルは、濁りや着色が少なく又は無く、食品をはじめとする様々な包装フィルムや容器など、多岐にわたる分野において好適に利用することができる。 The long-chain dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention can have a high molecular weight, for example, by reaction with diols to obtain a practical polyester. The polyester has little or no turbidity and coloring, and can be suitably used in various fields such as various packaging films and containers including food.
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって制限されないものとする。本発明において記載の「％」、「ｐｐｍ」は、「質量％」、「質量ｐｐｍ」である。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the scope of the present invention is not limited by these examples. “%” And “ppm” described in the present invention are “mass%” and “mass ppm”.
［実施例１］
Ｃａｎｄｉｄａ ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ ＡＴＣＣ２０９６２をＹＰＤ培地（酵母エキス ２％、ペプトン １％、グルコース ２％）５０ ｍｌに接種し振とう培養を２４時間行った。種培養液を以下の表１に示した培地 １０００ ｍｌに２％接種し、培養を開始した。培養中は培養液に１０Ｎ 水酸化カリウム水溶液を添加することにより、ｐＨを約７．０に維持した。基質であるｎ−ヘキサデカンは培養開始時に添加後、培養中は枯渇しない状態を保つように追加を行った。培養期間中の炭素源としてはグリセリンを使用し、培養中は枯渇しない状態を保つように追加を行った。発酵終了時の培養液中のタプシン酸の蓄積濃度は７５．３ ｇ／Ｌであった。培養液中の生成物の分析は培養液とメチル化試薬（東京化成工業 Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ １０％ ｉｎ Ｍｅｔｈａｎｏｌ）を混合後、ガスクロマトグラフィーによって分析した。
[Example 1]
Candida tropicalis ATCC 20962 was inoculated into 50 ml of YPD medium (yeast extract 2%, peptone 1%, glucose 2%) and cultured with shaking for 24 hours. The seed culture was inoculated 2% into 1000 ml of the medium shown in Table 1 below, and the culture was started. During the culture, the pH was maintained at about 7.0 by adding a 10N aqueous potassium hydroxide solution to the culture solution. The substrate n-hexadecane was added at the start of the culture, and then added so as not to be depleted during the culture. Glycerin was used as a carbon source during the culture period, and addition was performed so as not to be depleted during the culture. The accumulated concentration of tapsic acid in the culture broth at the end of the fermentation was 75.3 g / L. The analysis of the product in the culture solution was performed by gas chromatography after mixing the culture solution and a methylating reagent (Tokyo Chemical Industry Tetramethylamum Hydroxide 10% in Methanol).
得られた発酵液に１０Ｎ 水酸化カリウム水溶液を添加しｐＨを１１．０に調整後、遠心分離を行って菌体を除去した。次に菌体を除去した発酵液に硫酸を加えてｐＨを２．０とし、タプシン酸を酸析した。酸析処理した発酵液を濾過し、粗製のジカルボン酸を取得した。粗製品（純度９０．５％）２０．５ｇにトルエンを９２．８ｇ（５．０倍量）、純水を４６．４ｇ（２．５倍量）加え、撹拌しながら８５〜９０℃に加熱を行った。タプシン酸が溶解したことを確認後、撹拌を止め８５〜９０℃の状態で静置した。２相に分離後、水相を抜き出した。トルエン相を４０℃まで冷却しタプシン酸を析出させ、濾過を行った。上記の再晶析を更に４回繰り返した後、乾燥させてタプシン酸製品を取得した。
取得したタプシン酸を１３０℃に加熱し融解させた所、溶液は無色であり、ハーゼン単位色数は３０であった。
A 10N potassium hydroxide aqueous solution was added to the obtained fermentation broth to adjust the pH to 11.0, and then the cells were removed by centrifugation. Next, sulfuric acid was added to the fermentation broth from which the cells were removed to adjust the pH to 2.0, and tapsin acid was acidified. The fermented liquor that had been subjected to acid precipitation was filtered to obtain crude dicarboxylic acid. Add 92.8 g (5.0 times amount) of toluene and 46.4 g (2.5 times amount) of pure water to 20.5 g of the crude product (purity 90.5%), and heat to 85 to 90 ° C. with stirring. Went. After confirming that tapsin acid was dissolved, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand at 85 to 90 ° C. After separation into two phases, the aqueous phase was extracted. The toluene phase was cooled to 40 ° C. to precipitate tapsinic acid and filtered. The above recrystallization was further repeated 4 times, followed by drying to obtain a tapsinic acid product.
When the obtained tapsinic acid was heated to 130 ° C. and melted, the solution was colorless and the Hazen unit color number was 30.
［比較例１］
実施例１で得られた発酵液に１０Ｎ水酸化カリウム水溶液を添加しｐＨを１１．０に調整後、遠心分離を行って菌体を除去した。次に菌体を除去した発酵液に硫酸を加えてｐＨを２．０とし、タプシン酸を酸析した。酸析処理した発酵液の濾過を行った後、乾燥させてタプシン酸の粗製品を取得した。
取得したタプシン酸を１３０℃に加熱し融解させた所、溶液は焦げ付きが見られ、ハーゼンを測定できなかった。
[Comparative Example 1]
A 10N aqueous potassium hydroxide solution was added to the fermentation broth obtained in Example 1 to adjust the pH to 11.0, and then the cells were removed by centrifugation. Next, sulfuric acid was added to the fermentation broth from which the cells were removed to adjust the pH to 2.0, and tapsin acid was acidified. After filtering the acidified fermented broth, it was dried to obtain a crude product of tapsinic acid.
When the obtained tapsinic acid was heated to 130 ° C. and melted, the solution was scorched and Hazen could not be measured.
［比較例２］
実施例１で得られた粗製品（純度９０．５％）２０．５ｇにトルエンを９２．８ｇ（５倍量）加え、撹拌しながら８５〜９０℃に加熱を行った。タプシン酸が溶解したことを確認後、４０℃まで冷却しタプシン酸を析出させ、濾過を行った。上記の再晶析を更に４回繰り返した後、乾燥させてタプシン酸製品を取得した。
取得したタプシン酸を１３０℃に加熱し融解させた所、溶液は焦げ付きが見られ、ハーゼンを測定できなかった。
[Comparative Example 2]
92.8 g (5 times amount) of toluene was added to 20.5 g of the crude product (purity 90.5%) obtained in Example 1, and the mixture was heated to 85 to 90 ° C. with stirring. After confirming that the tapsin acid was dissolved, it was cooled to 40 ° C. to precipitate the tapsin acid, followed by filtration. The above recrystallization was further repeated 4 times, followed by drying to obtain a tapsinic acid product.
When the obtained tapsinic acid was heated to 130 ° C. and melted, the solution was scorched and Hazen could not be measured.
［比較例３］
実施例１で得られた粗製品（純度９０．５％）２０．２ｇにトルエンを７３．１ｇ（４倍量）、純水を４５．７ｇ（２．５倍量）加え、撹拌しながら８０〜８４℃に加熱を行った。タプシン酸は完全には溶解しなかったが、撹拌を止め８０〜８４℃の状態で静置した。粉末が反応機の底に溜まっていたものの、液相が２相に分離後、水相を抜き出した。室温まで冷却しタプシン酸を析出させ、濾過を行った。上記の再晶析を更に４回繰り返した後、乾燥させてタプシン酸製品を取得した。
取得したタプシン酸を１３０℃に加熱し融解させた所、溶液は淡黄色となり、ハーゼン単位色数は１５０であった。
[Comparative Example 3]
To 20.2 g of the crude product (purity 90.5%) obtained in Example 1, 73.1 g (4 times amount) of toluene and 45.7 g (2.5 times amount) of pure water were added, and the mixture was stirred for 80 Heating to ~ 84 ° C. Tapsinic acid was not completely dissolved, but stirring was stopped and the mixture was allowed to stand at 80 to 84 ° C. Although the powder was accumulated at the bottom of the reactor, the aqueous phase was extracted after the liquid phase was separated into two phases. After cooling to room temperature, tapsic acid was precipitated and filtered. The above recrystallization was further repeated 4 times, followed by drying to obtain a tapsinic acid product.
When the obtained tapsinic acid was heated to 130 ° C. and melted, the solution became pale yellow and the Hazen unit color number was 150.
［実施例２］
撹拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量１００ｍｌの反応容器に実施例１で得られたタプシン酸を８５ｇ、１，４−ブタンジオールを３０ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液３ｇを仕込んだ。容器内容物を撹拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１６０℃昇温し、さらにこの温度から１時間で２２０℃まで昇温し、２２０℃で１時間保持した。その後３０分で２３０℃まで昇温すると同時に、１時間３０分かけて反応系内の圧力を真空ポンプで０．５ｍｍＨｇまで減圧し、０．５ｍｍＨｇ減圧下において４時間重合を行った。その結果、得られたポリマーは着色が少なかった。
[Example 2]
85 g of the tapsinic acid obtained in Example 1, 30 g of 1,4-butanediol, and germanium oxide in a 100-ml reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube, a heating device, a thermometer, and an auxiliary agent addition port. 3 g of a 90% lactic acid aqueous solution dissolved in advance by 1% by weight was charged. While stirring the contents of the vessel, nitrogen gas was introduced, and the temperature was raised to 160 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. Thereafter, the temperature was raised to 230 ° C. in 30 minutes, and simultaneously the pressure in the reaction system was reduced to 0.5 mmHg with a vacuum pump over 1 hour and 30 minutes, and polymerization was carried out for 4 hours under reduced pressure of 0.5 mmHg. As a result, the obtained polymer was less colored.
［比較例４］
実施例２において、実施例１で得られたタプシン酸に替えて、比較例３で得られたタプシン酸を用いた以外は実施例２と同様にポリエステルの重合反応を行った。その結果、得られたポリマーは淡黄色であった。
[Comparative Example 4]
In Example 2, a polyester polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 2 except that the tapsinic acid obtained in Comparative Example 3 was used instead of the tapsinic acid obtained in Example 1. As a result, the obtained polymer was light yellow.
Claims (9)
（ｉ）粗精製長鎖ジカルボン酸を芳香族炭化水素と水の混合溶液に８５℃から１２０℃の間の温度で溶解する工程；
（ｉｉ）工程（ｉ）で得られた溶液を芳香族炭化水素相と水相に分離せしめたのち、該水相を除去する工程；
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）において水相が除去された、粗精製長鎖ジカルボン酸が溶解した該芳香族炭化水素相の溶液を５℃から５０℃の間に冷却して長鎖ジカルボン酸を晶析させる工程、又は工程（ｉｉ）において水相が除去された、粗精製長鎖ジカルボン酸が溶解した該芳香族炭化水素相の溶液に、長鎖ジカルボン酸に対する貧溶媒を加えて、長鎖ジカルボン酸を晶析させる工程；及び
（ｉｖ）晶析した長鎖ジカルボン酸を回収する工程、
を含む、請求項４に記載の方法。 The process of extracting and removing turbid components and colored components
(I) dissolving the crude long-chain dicarboxylic acid in a mixed solution of an aromatic hydrocarbon and water at a temperature between 85 ° C. and 120 ° C .;
(Ii) a step of separating the solution obtained in step (i) into an aromatic hydrocarbon phase and an aqueous phase and then removing the aqueous phase;
(Iii) A solution of the aromatic hydrocarbon phase in which the aqueous phase has been removed in step (ii) and in which the crude purified long-chain dicarboxylic acid is dissolved is cooled between 5 ° C. and 50 ° C. to crystallize the long-chain dicarboxylic acid. A poor solvent for the long-chain dicarboxylic acid is added to the solution of the aromatic hydrocarbon phase in which the aqueous phase has been removed in the step of analyzing, or in the step (ii), in which the crude purified long-chain dicarboxylic acid is dissolved. A step of crystallizing the acid; and (iv) a step of recovering the crystallized long-chain dicarboxylic acid;
The method of claim 4 comprising:
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