长链二酸的提纯制造技术

本公开内容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。

Purification of long chain diacid

The present disclosure relates to the separation and purification of (a) long chain diacid from other long-chain dicarboxylic acids, mono carboxylic acids, hydroxy acids, or alkanes by analogue or actual moving bed chromatography.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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。
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。对于本文中所公开的方法而言所思虑到的长链二酸的实例为聚合物等级十二烷二酸(例如用于尼龙6,12或尼龙12,12)、聚合物等级癸二酸(例如用于尼龙5,10或尼龙6,10)、和聚合物等级己二酸(例如用于尼龙6,6)。对于这些聚合物等级长链二酸，使杂质诸如单羧酸和羟基酸为非常低的含量诸如在数份/百万份重量(ppmw)范围内诸如10,000ppmw或更少、诸如5,000ppmw或更少、诸如1,000ppmw或更少、诸如500ppmw或更少、诸如100ppmw或更少、诸如50ppmw或更少、或者诸如10ppmw或更少是典型的。作为另一实例，为了构成香精麝香-T中的成分，十三烷二酸必须具有低的杂质水平，因为杂质，包括不同的酸，可影响麝香-T的香味。因此，期望开发用于将(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商业上合适的方法。本专利技术的方法容许高纯度的长链二酸产物的大规模商业生产，例如通过避免与长链二酸的重结晶有关的成本问题。本专利技术的长链二酸产物中存在的异构体杂质的量将取决于进料混合物中存在的杂质或者另外的不期望的长链二酸的量。本文中公开的专利技术提供了用于通过模拟移动床色谱法将(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商业上合适的方法。所述长链二酸产物可包括至少一种具有包括6个或更多个碳原子、或者包括8个或更多个碳原子的主链的长链二酸(包括α,ω-脂族二酸)，例如，包括6-18个碳的链烷烃二酸和烯烃二酸。例如，所述长链二酸可为C6二酸(己二酸)、C7二酸(庚二酸)、C8二酸(辛二酸)、C9二酸(壬二酸)、C10二酸(癸二酸)、C11二酸(十一烷二酸)、C12二酸(十二烷二酸)、C13二酸(十三烷二酸)、C14二酸(十四烷二酸)、C15二酸(十五烷二酸)、C16二酸(十六烷二酸)、C17二酸(十七烷二酸)、C18二酸(十八烷二酸)、或者C6-18-烯烃二酸。在一些方面中，所述至少一种长链二酸可为一种单一长链二酸，或者不同长链二酸的混合物。在一个方面中，所述长链二酸产物可为己二酸、癸二酸或十二烷二酸。在另一方面中，所述长链二酸产物可为经由化学方法生产的。在又一方面中，所述长链二酸是通过长链链烷烃、脂肪酸、或者脂肪酸酯的发酵而生产的。在一个方面中，所述羟基酸杂质可为ω-羟基酸诸如在C-6己二酸情况下的ω-羟基己酸、在C-10癸二酸情况下的ω-羟基癸酸、和/或在C-12十二烷二酸情况下的ω-羟基十二烷酸。在一个方面中，本专利技术的方法包括多个分离区。在另一方面中，使用两个或更多个分离区。在又一方面中，存在2-5个分离区。典型地，各区中分离的组分具有不同的极性。各区包含：洗脱剂，例如，含水醇，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将C6到C18碳的二酸从溶液中的至少一种杂质分离的方法，所述方法包括：(a)将包括包含至少一种6‑18个碳的二酸和至少一种杂质的溶液的进料物流引入到具有一个或多个区的移动床色谱法设备(MBCA)的第一区中，所述至少一种杂质包括极性比该二酸高的组分、极性比该二酸低的组分、或者两者；(b)从所述MBCA的所述第一区收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括该二酸和极性比该二酸高的组分，和所述萃取液物流包括该二酸和极性比该二酸低的组分；(c)将所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二区中；(d)从所述MBCA的所述第二区收集第二萃余液物流或第二萃取液物流，所述萃余液物流包括该二酸和极性比该二酸高的组分，和所述萃取液物流包括该二酸和极性比该二酸低的组分；(e)将所述第二萃余液物流或所述第二萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一区或所述第二区中；(f)任选地重复步骤(d)和(e)，直至实现期望的分离程度；和(g)从所述MBCA的区收集最终萃余液物流或者最终萃取液物流，所述最终萃余液物流或所述萃取液物流包括该二酸，从而将C6到C18碳的二酸从所述溶液中的所述至少一种杂质分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,822;2015.07.17 US 62/194,0241.用于将C6到C18碳的二酸从溶液中的至少一种杂质分离的方法，所述方法包括：(a)将包括包含至少一种6-18个碳的二酸和至少一种杂质的溶液的进料物流引入到具有一个或多个区的移动床色谱法设备(MBCA)的第一区中，所述至少一种杂质包括极性比该二酸高的组分、极性比该二酸低的组分、或者两者；(b)从所述MBCA的所述第一区收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括该二酸和极性比该二酸高的组分，和所述萃取液物流包括该二酸和极性比该二酸低的组分；(c)将所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二区中；(d)从所述MBCA的所述第二区收集第二萃余液物流或第二萃取液物流，所述萃余液物流包括该二酸和极性比该二酸高的组分，和所述萃取液物流包括该二酸和极性比该二酸低的组分；(e)将所述第二萃余液物流或所述第二萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一区或所述第二区中；(f)任选地重复步骤(d)和(e)，直至实现期望的分离程度；和(g)从所述MBCA的区收集最终萃余液物流或者最终萃取液物流，所述最终萃余液物流或所述萃取液物流包括该二酸，从而将C6到C18碳的二酸从所述溶液中的所述至少一种杂质分离。2.用于将C6到C18碳的二酸从溶液中的至少一种杂质分离的方法，所述方法包括：(a)将包括包含至少一种6-18个碳的二酸和至少一种杂质的溶液的进料物流引入到移动床色谱法设备(MBCA)的第一区中，所述至少一种杂质包括极性比该二酸高的组分、极性比该二酸低的组分、或者两者；(b)从所述MBCA收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括该二酸和极性比该二酸高的组分，和所述萃取液物流包括该二酸和极性比该二酸低的组分；(c)将所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一区中；(f)任选地重复步骤(b)和(c)，直至实现期望的分离程度；和(g)从所述MBCA的所述第一区收集最终萃余液物流或最终萃取液物流，所述最终萃余液物流或所述萃取液物流包括该二酸，从而将C6到C18碳的二酸从所述溶液分离。3.权利要求1-2任一项的方法，其中所述至少一种杂质以约10,000ppmw或更少、约5,000ppmw或更少、约1,000ppmw或更少、约500ppmw或更少、约100ppmw或更少、约50ppmw或更少、或者约10ppmw或更少存在于最终萃余液物流或最终萃取液物流中。4.权利要求1-3任一项的方法，其任选地包括：在将所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第一区中之后，第一萃余液物流或第一萃取液物流将所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二区中。5.权利要求1-4任一项的方法，其中所述MBCA包括两个或更多个区，各区包括用于引入所述溶液的一个或多个注入点；用于引入洗脱剂的一个或多个注入点；能够从其收集液体的萃余液物流；和能够从其收集液体的萃取液物流。6.权利要求1-5任一项的方法，其中所述至少一种杂质为单羧酸、链烷烃、或者羟基酸。7.权利要求1-6任一项的方法，其中所述至少一种杂质与所述6-18个碳的二酸相比极性更高。8.权利要求1-7任一项的方法，其中所述至少一种杂质与所述6-18个碳的二酸相比极性更低。9.权利要求1-8任一项的方法，其中所述至少一种6-18个碳的二酸为α,或ω二酸。10.权利要求1-9任一项的方法，其中所述至少一种6-18个碳的二酸为链烷烃二酸或者烯烃二酸。11.权利要求1-10任一项的方法，其中所述至少一种6-18个碳的二酸选自C6二酸(己二酸)、C7二酸(庚二酸)、C8二酸(辛二酸)、C9二酸(壬二酸)、C10二酸(癸二酸)、C11二酸(十一烷二酸)、C12二酸(十二烷二酸)、C13二酸(十三烷二酸)、C14二酸(十四烷二酸)、C15二酸(十五烷二酸)、C16二酸(十六烷二酸)、C17二酸(十七烷二酸)、C18二酸(十八烷二酸)、和C6-18-烯烃二酸。12.权利要求1-11任一项的方法，其中所述至少一种6-18个碳的二酸是通过化学手段产生的。13.权利要求1-11任一项的方法，其中所述溶液包括来自生物混合物的发酵液。14.权利要求1-11任一项的方法，其中所述至少一种6-18个碳的二酸为通过发酵产生的生物得到的化合物。15.权利要求1或者3-14任一项的方法，其中所述MBCA包括3-15根色谱柱。16.权利要求1或者3-14任一项的方法，其中所述设备包括两个或者更多个区。17.权利要求1或者3-16任一项的方法，其中所述设备包括两个区，所述第一区中的洗脱剂与所述第二区中的洗脱剂相比包含更多的醇，和相对于系统中的洗脱剂的流动，所述第二区在所述第一区的下游。18.权利要求1或者3-16任一项的方法，其中所述设备包括第一区、第二区和第三区，所述第一区中的洗脱剂与所述第二区以及所述第三区中的洗脱剂相比包括更多的醇并且相对于系统中的洗脱剂的流动，所述第一区在所述第二区和所述第三区的上游，并且所述第二区中的洗脱剂与所述第三区中的洗脱剂相比包含更多的醇并且相对于系统中的洗脱剂的流动，所述第二区在所述第三区的上游。...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ史密斯，PS珀尔曼，
申请(专利权)人：英威达技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH