3-羟基丙酸盐晶体和回收3-羟基丙酸的方法技术

本公开涉及一种回收3

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3
‑
羟基丙酸盐晶体和回收3
‑
羟基丙酸的方法


[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
‑
2021
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0006246和于2021年9月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0119997的权益，其公开内容通过引用全部并入本说明书中。
[0003]本公开涉及一种3
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羟基丙酸盐晶体和一种回收3
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羟基丙酸(3HP)的方法。更具体地，本公开涉及一种借助3
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羟基丙酸盐结晶来回收3
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羟基丙酸的方法和在该方法中形成的3
‑
羟基丙酸盐晶体。

技术介绍

[0004]3‑
羟基丙酸(3HP)是一种可以转化成如丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等各种化学品的平台化合物。3
‑
羟基丙酸自2004年被美国能源部(DOE)评选为前12增值生物化学品之一以来，在学术界和工业界对3
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羟基丙酸进行了积极地研究。
[0005]3‑
羟基丙酸的制备主要通过两种方法进行：化学方法和生物方法。然而，化学方法受到批评在于初始材料价格昂贵并且由于在制备过程中产生有毒物质而对生态环境不友好等，因此对环境友好的生物方法受到关注。
[0006]在通过微生物发酵制备有机酸的过程中，在使微生物发酵的过程中除了例如3
‑
羟基丙酸等有机酸之外还产生其它副产品，因此需要从发酵溶液中提取和分离有机酸的工艺。电渗析、反渗透、包含有机酸的溶液
‑
有机溶剂反应萃取等用作从微生物发酵溶液中提取和分离有机酸的方法。特别是，使用氢氧化钠(NaOH)的反萃取法因其高收率而被广泛地使用。然而，这些方法导致产物为有机酸盐的形式，因此具有需要将产物转化成有机酸的过程并且具有低纯度的缺点。
[0007]与通过发酵过程产生的其它有机酸不同，3
‑
羟基丙酸在水中显示出高亲水性、高溶解度和反应性。因此，难以应用分离和纯化有机酸的常规方法，如沉淀法或萃取法。
[0008]反应萃取法是一种用与有机酸具有良好反应性的活性稀释剂如胺或醇来萃取有机酸的方法，因此其能够选择性地萃取有机酸并且显示出相对高的萃取效率。因此，也已进行尝试将反应萃取法应用于3HP的分离和纯化。作为一个实例，提出了使用三辛胺(TOA)作为胺的方法，但是存在3HP萃取效率低并且需要大量有机溶剂的问题。此外，当使用三癸胺(tridecylamine)作为胺时，3HP萃取效率高于TOA的3HP萃取效率，但是存在导致在萃取过程中有机相和水相无法分离的乳化现象的问题。
[0009]因此，需要开发一种从包含3
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羟基丙酸的原料溶液例如微生物发酵溶液等中以高纯度和高收率回收3
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羟基丙酸的方法。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]在本公开中，提供一种包括制备3
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羟基丙酸盐晶体的步骤的回收3
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羟基丙酸的方
法，和提供所述3
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羟基丙酸盐晶体。
[0012]技术方案
[0013]在本公开中，提供一种回收3
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羟基丙酸的方法，包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3
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羟基丙酸的浓缩物中形成3
‑
羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出3
‑
羟基丙酸盐晶体并将其转化成3
‑
羟基丙酸。
[0014]在本公开中，还提供了一种由下面结构式1或结构式2表示的3
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羟基丙酸盐晶体：
[0015][结构式1][0016]Cation(3HP)
n
[0017][结构式2][0018]Cation(3HP)
n
·
mH2O
[0019]其中，Cation为阳离子；
[0020]3HP是与所述阳离子结合的3
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羟基丙酸；
[0021]n是与所述阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数；和
[0022]m是水合物中水分子的数量，是1以上的整数。
[0023]在下文中，将更详细地描述根据本专利技术的具体实施方案的回收3
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羟基丙酸的方法和3
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羟基丙酸盐晶体。
[0024]关于构成本说明书中描述的制备方法的步骤，不要解释为构成一种制备方法的一个步骤和另一个步骤限于本说明书中描述的次序，除非这些步骤被描述为按顺序的或者连续的或者另有特别地提及。因此，所述制备方法的构成步骤的次序可以在本领域技术人员容易理解的范围内变化，并且在这种情况下，对于本领域技术人员显而易见的伴随的变化包括在本公开的范围内。
[0025]根据本公开的一个实施方案，提供一种回收3
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羟基丙酸的方法，包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3
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羟基丙酸的浓缩物中形成3
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羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出3
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羟基丙酸盐晶体并将其转化成3
‑
羟基丙酸。
[0026]本专利技术人已通过实验证实，当在碱性金属盐存在下3
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羟基丙酸以高浓度富集时，可以形成3
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羟基丙酸盐晶体，并且已通过实验还证实得到的3
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羟基丙酸盐晶体可以容易地从液相分离出(和纯化)，因此可以以高纯度和高效率回收3
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羟基丙酸盐，从而完成本公开。
[0027]更具体地，包含3
‑
羟基丙酸的浓缩物可以包含浓度为300g/L以上、350g/L以上、400g/L以上、450g/L以上或500g/L以上，且900g/L以下、850g/L以下或800g/L以下的3
‑
羟基丙酸。
[0028]看来3
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羟基丙酸的晶体的产生受碱性金属盐的存在、浓缩物中3
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羟基丙酸的浓度等的影响。
[0029]此外，当浓缩物中3
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羟基丙酸的晶体的浓度高于3
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羟基丙酸的晶体的水溶解度时，可以更容易地制备3
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羟基丙酸的晶体。
[0030]例如，Ca(3HP)2(其为3
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羟基丙酸的晶体)在室温下的水溶解度为450g/L，因此当浓缩物中的3
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羟基丙酸的浓度超过450g/L时，可以促进Ca(3HP)2晶体的产生。此外，Mg(3HP)2(其为3
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羟基丙酸的晶体)在室温下的水溶解度为250g/L，因此当浓缩物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种回收3
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羟基丙酸的方法，包括如下步骤：在碱性金属盐存在下，在包含含量为300g/L以上的3
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羟基丙酸的浓缩物中形成3
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羟基丙酸盐晶体；和从所述浓缩物中分离出所述3
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羟基丙酸盐晶体并将其转化成3
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羟基丙酸。2.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述碱性金属盐包括选自Na
+
、Mg
2+
和Ca
2+
中的至少一种阳离子。3.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述碱性金属盐是Ca(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物。4.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述浓缩物包含含量为350g/L以上且900g/L以下的3一羟基丙酸。5.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体为结构式1或结构式2的形式：[结构式1]Cation(3HP)
n
[结构式2]Cation(3HP)
n
·
mH2O其中，Cation为阳离子；3HP是与所述阳离子结合的3
‑
羟基丙酸；n是与所述阳离子结合的3HP的数量，是1以上的整数；和m是水合物中水分子的数量，是1以上的整数。6.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体的粒径分布D
50
为20μm以上且90μm以下，并且(D
90
‑
D
10
)/D
50
为1.00以上且3.00以下。7.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体的体积分布的平均直径为30μm以上且100μm以下，数量分布的平均直径为1μm以上且30μm以下，面积分布的平均直径为10μm以上且70μm以下。8.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体具有0.50以上且3.00以下的平均长宽比(LW比；长度与宽度之比)。9.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，根据卡尔费歇尔方法测量，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体的水分含量为200ppm以上且5000ppm以下。10.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，根据ASTM D6866
‑
21标准测量，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体的放射性同位素含量为20pMC(现代碳百分比)以上，生物碳含量为20重量％以上。11.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，由X射线衍射(XRD)分析得出，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体在晶体中具有以上且以下的原子间距(d值)。12.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，在X射线衍射(XRD)分析中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体在8
°
至22
°
的2θ范围内显示晶格之间的峰。13.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体具有
‑
55℃以上且
‑
30℃以下的玻璃化转变温度。14.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析
中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体具有30℃以上且170℃以下的熔点。15.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，在差示扫描量热法(DSC)分析中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体具有25℃以上且170℃以下的结晶温度。16.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙酸的方法，其中，所述3
‑
羟基丙酸盐晶体的纯度为70％以上。17.根据权利要求1所述的回收3
‑
羟基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇喆，许仁荣，李劲默，姜东均，金在亨，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：