丙烯酰胺的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供通过含有腈水合酶的微生物催化剂等更有效地制造更高品质的丙烯酰胺的方法。根据本发明专利技术，可以在存在至少一种具有活性亚甲基的化合物、及／或至少一种该化合物的盐的条件下，通过含有腈水合酶的微生物菌体、或其菌体处理物使丙烯腈进行水合反应，制造上述丙烯酰胺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造丙烯酰胺的方法，更详细而言，涉及利用含有腈 水合酶的微生物菌体等有效地水合丙烯腈，制造品质优异的丙烯酰胺的方法。
技术介绍
作为丙烯酰胺的主要制造方法，可以举出将丙烯腈进行水合反应 的方法，例如已知有用阮内铜等金属铜催化剂进行水合反应的方法、 或以含有腈水合酶的微生物菌体及其菌体处理物等作为催化剂进行 水合反应的方法。上述方法中，以含有腈水合酶的微生物菌体等作为催化剂的丙烯 酰胺的制造方法与现有的通过金属铜催化剂等进行水合反应的方法 相比，由于丙烯腈的转化率及选择率高，故作为工业制造方法备受关 注。为了以含有该腈水合酶的微生物菌体等为催化剂，有效地制造更 高品质的丙烯酰胺，必须尽可能地除去抑制微生物菌体等的催化作用的杂质。另外，由该反应得到的丙烯酰胺主要用作丙烯酰胺类聚合物的原 料，但近年要求该丙烯酰胺类聚合物具有更高的品质。例如，丙烯酰 胺类聚合物的用途中有凝集剂，但近年随着提高性能的要求，要求用 作凝集剂的丙烯酰胺类聚合物在维持水溶性的同时进一步高分子量 化。另外，可以将丙烯酰胺类聚合物用于制纸用添加剂等用途，作为 该制纸用添加剂，为了进一步提高所得的纸的品质而要求色调更优异 的聚合物。作为改善由含有腈水合酶的菌体催化剂等得到的丙烯酰胺的品质或聚丙烯酰胺的品质的方法，已知有下述方法通过化学方法降低 腈化合物中的氢氰酸浓度后，使腈水合酶作用于腈化合物的酰胺化合物的制造方法(例如，参见专利文献l);降低丙烯腈中作为杂质所 含的噁唑、氢氰酸，将丙烯腈转化为丙烯酰胺，由该丙烯酰胺制造丙 烯酰胺类聚合物的方法(例如，参见专利文献2)。但是，即使利用上述文献所公开的除去杂质的方法，也难以完全 除去抑制微生物菌体等的催化作用的物质，从有效进行丙烯腈的水合 反应的观点来看，还有改善的余地。另外，从提高丙烯酰胺及丙烯酰胺类聚合物的品质的观点来看， 上述文献中公开的方法仍有改善的余地。专利文献l:特开平ll - 123098号公报专利文献2:国际公开第2004/ 090148号说明书
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过含有腈水合酶的微生物催化剂等更有效地制造更高品质的丙烯酰胺的方法。本专利技术人等研究上述课题，发现通过含有腈水合酶的微生物菌体 或其菌体处理物使丙烯腈发生水合反应制造丙烯酰胺时，如果在存在于同 一分子内具有活性亚甲基的化合物及/或该化合物的盐的条件 下进行反应，则能维持腈水合酶的催化活性，并且能得到高品质的丙 烯酰胺，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的的特征在于，在存在至少一种 具有活性亚甲基的化合物及/或至少一种该化合物的盐的条件下，通 过含有腈水合酶的微生物菌体、或其菌体处理物使丙烯腈发生水合反应。作为分子内具有活性亚曱基的化合物，优选选自双曱酮、巴比土 酸、乙内酰脲中的至少一种化合物。另外，作为分子内具有活性亚曱基的化合物的盐，优选选自双曱 酮、巴比土酸、乙内酰脲中的至少一种化合物的盐。根据本专利技术，通过含有腈水合酶的微生物催化剂等，能更有效地 制造更高品质的丙烯酰胺。具体实施例方式以下，详细说明本专利技术。〔丙烯腈〕用于本专利技术的丙烯腈没有特别限定。 〔含有腈水合酶的微生物菌体等〕在本专利技术中，以上述丙烯腈为原料，以含有腈水合酶的微生物菌 体及其菌体处理物等作为催化剂进行水合反应，由此能得到本专利技术的丙烯酰胺。本专利技术中的腈水合酶是指具有水解腈化合物生成对应的酰胺化 合物的能力的酶。此处，作为含有腈水合酶的微生物，只要是产生具 有水解腈化合物生成对应的酰胺化合物的能力的腈水合酶、且在丙烯 酰胺水溶液中保持腈水合酶活性的微生物即可，没有特别限定。作为优选例，可以具体举出诺卡氏菌(Nocardia)属、棒杆菌 (Corynebacterium )属、芽孑包杆菌(Bacillus )属、嗜热性芽孢杆菌属、 假单胞菌(Pseudomonas )属、微球菌(Micrococcus)属、以紫红红 球菌(rhodochrous )种为代表的红球菌(Rhodococcus )属、不动杆 菌(Acinetobacter )属、黄色杆菌(Xanthobacter )属、链霉菌 (Streptomyces )属、才艮瘤菌(Rhizobium )属、克雷伯氏菌(Klebsiella ) 属、肠杆菌(Enterobacter)属、欧文氏菌(Erwinia)属、气单胞菌 (Aeromonas ) 属、柠檬酸杆菌 (Citrobacter ) 属、产碱菌 (Achromobacter )属、土i裏杆菌(Agrobacterium )属或以嗜热菌 (thermophila)种为代表的假诺卡氏菌(Pseudonocardia )属的樣t生物。 另外，在任意宿主中表达由该微生物克隆的腈水合酶基因得到的 转化体也包括在本专利技术的微生物中。需要说明的是，此处所谓的任意 宿主，可以列举后述实施例中的大肠杆菌(Escherichia coli)作为代表例，但并不特别限定于大肠杆菌，还包括枯草杆菌(Bacillus subtilis )等芽孢杆菌属菌、酵母或放线菌等其他微生物菌株。作为上述微生物 的例子，可以举出MT- 10822 (该菌林基于国际承认的用于专利程序 的微生物保藏布达佩斯条约，于1996年2月7日保藏在茨城县筑波市东 1段1番3号的通商产业省工业技术院生命工学工业技术研究所(现茨 城县筑波市东1-1-1筑波中心中央第6独立行政法人产业技术 综合研究所专利生物保藏中心)中，保藏编号为FERMBP- 5785 )。 另外，本专利技术的微生物中还包括表达下述变异型腈水合酶的转化体， 所述变异型腈水合酶通过使用重组DNA技术，用其他氨基酸置换、缺 失、删除或插入1个或2个以上构成该酶的氨基酸，进一步提高了丙烯 酰胺耐性或丙烯腈耐性、温度耐性。使用上述微生物制造酰胺化合物时，通常使用该微生物的菌体或 菌体处理物。菌体可以通过分子生物学、生物工程学、基因工程学领 域中公知的一般方法进行制造。例如，可以举出在LB培养基或M9培 养基等通常的液体培养基中接种该微生物后，在适当的培养温度(通 常为20。C 50。C，但在嗜热菌的情况下可以为50。C以上)下生长，然 后，通过离心分离从培养液中分离、回收得到该微生物的方法。本专利技术中使用的微生物的菌体处理物是指上述微生物菌体的提 取物或磨碎物、分离精制该提取物或磨碎物的腈水合酶活性馏分得到 的后分离物、使用适当的载体将该微生物菌体或该菌体的提取物、磨 碎物、后分离物固定得到的固定化物等，上述物质只要具有腈水合酶 活性，就相当于本专利技术的菌体处理物。上述物质可以单独使用一种， 也可以同时或交替使用二种以上不同形态的物质。 〔具有活性亚曱基的化合物等〕本专利技术中，通过含有腈水合酶的微生物菌体等使丙烯腈发生水合 反应来制造丙烯酰胺时，在存在具有活性亚曱基的化合物及/或其盐 的条件下进行反应。上述化合物中所含的活性亚甲基是指例如Organic Reactions Vol. 15(1967)， JOHN WILEY &SONS，INC.J^#，第222 ~ 223页所记载的下述亚曱基具有通式X-CH2-Y，与亚甲基邻接的至少X及Y中 的任一个为N02、 CN、 COR、 COAr、 CONHR、 C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造丙烯酰胺的方法，所述方法在存在至少一种具有活性亚甲基的化合物、及／或至少一种所述化合物的盐的条件下，通过含有腈水合酶的微生物菌体、或其菌体处理物使丙烯腈进行水合反应，制造丙烯酰胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部刚也，福田伟志，村本正则，羽间宗一，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]