制备高纯度的游离态1,5-戊二胺的方法技术

本申请提供了将生物法发酵得到的1,5

【技术实现步骤摘要】
制备高纯度的游离态1,5
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戊二胺的方法


[0001]本申请涉及一种高纯度的游离态1,5
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戊二胺(PDA)的生产方法。更特别地，本申请涉及采用C1‑4脂肪醇为溶剂、相应的C1‑4脂肪醇钠为碱从生物法制备的1,5
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戊二胺盐酸盐(PDA
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HCl)生产绝对无水的高纯度的游离态PDA的方法。

技术介绍

[0002]1,5
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戊二胺(1,5
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pentanediamine，PDA)，又名尸胺(cadaverine)、1,5
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二氨基戊烷(1,5
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diaminopentane)，无法从石油中提炼，目前只有生物发酵法能进行大规模生产。关于戊二胺生物法制备的报道很多，常使用的方法为微生物发酵法，即，全细胞催化法以赖氨酸为底物，利用菌体细胞中的赖氨酸脱羧酶催化产生戊二胺。一般而言，生物发酵法首先得到是PDA盐(如盐酸盐)，要想用于下游应用，首先需要进行PDA盐酸盐的游离过程，得到游离的PDA。对于该游离过程，传统工艺使用的方法是将PDA盐酸盐用水重结晶获得高纯度的PDA盐酸盐固体，然后在水中经无机碱如氢氧化钠(NaOH)游离，接着通过精馏塔进行除水和产品精馏(见方案1)。但是，这种游离工艺存在很多不足。具体而言，由于水与PDA沸点接近，精馏塔要求高，因而能耗相对较大；副产物氯离子对设备的腐蚀比较严重；无机碱如NaOH在反应过程中有两种原子(即O和H)都进入了副产物水中，因此其原子利用率低；危废成分复杂且量大，其中副产物NaCl与焦油形成混合物积攒在精馏塔底部，难以分离，只能做危废处理，这与当今的环保工业理念是相违背的。
[0003]方案1
[0004][0005]另外，在游离态PDA产物中的各种杂质中，哌啶类闭环副产物是最不期望出现的，因为这类杂质往往会影响PDA下游应用产品(如1,5
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戊二异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯等)的品质。因此，游离态PDA产物的一个高品质体现就是纯度高且不含或含有极少量的哌啶及其衍生物杂质。
[0006]因此，本专利技术想要克服上述传统生产游离态PDA的工艺中所遇到的技术挑战，并由此提供一种能够较以较低能耗、较为经济、高效、环保和安全地从生物法制备的PDA盐酸盐生产绝对无水的高纯度的游离态PDA的方法。

技术实现思路

[0007]专利技术人已经出乎意料地发现，当采用C1‑4脂肪醇(如甲醇)为溶剂、相应的C1‑4脂肪醇钠(如甲醇钠)为碱从生物法制备的PDA盐酸盐生产游离态PDA时(参见方案2)，可以实现较低的能耗，且该方法较为经济、高效、环保和安全，具体表现在：(1)甲醇与PDA沸点相差较大，两者容易通过精馏进行分离，因此工艺中的能耗相对较低；(2)与传统工艺相比，本专利技术的方法操作较为简便，因此更高效；(3)如上所述，传统工艺中往往使用NaOH等无机碱作为碱，其原子利用率低，而本专利技术的方法所使用的碱如甲醇钠是以起始原料钠(Na)与反应回
收的溶剂醇制成醇钠，这更符合原子经济；(4)在传统工艺中，由于副产物NaCl溶于溶剂水，因此NaCl与焦油不可避免混合在精馏釜底，难以提纯分离，只能做危废处理，相比之下，本专利技术的方法使用醇作为溶剂，可以利用NaCl不溶于醇的特点，提前分离出纯净的NaCl，从而大大降低了精馏塔釜底的危废；(5)在本专利技术的方法中，由于NaCl被提前分离出，由此避免了精馏釜与精馏塔被氯离子腐蚀，因此设备使用更为安全。
[0008]方案
[0009][0010]另外，本专利技术的方法可以制备出绝对无水的高纯度PDA，这样的PDA在下游应用(例如制备1,5
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戊二异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯等)中所得到的产品品质并不逊色于由上述传统工艺生产的PDA的下游产品品质。
[0011]本申请提供了将生物法发酵得到的PDA盐酸盐脱盐纯化制得游离PDA的方法，所述方法包括：
[0012](1)使用赖氨酸脱羧酶将赖氨酸盐酸盐转化为PDA盐酸盐；
[0013](2)将所得PDA盐酸盐水溶液脱水，得到PDA盐酸盐固体；
[0014](3)在(2)中得到的PDA盐酸盐固体中加入一定量的C1‑4脂肪醇为溶剂以及C1‑4脂肪醇钠为碱，在室温搅拌，进行中和反应；
[0015](4)在(3)中的反应结束后，过滤除去生成的氯化物；
[0016](5)将(4)中的残余物进行精馏；
[0017](6)在精馏之后，获得不含水的游离态PDA，并回收C1‑4脂肪醇。
[0018]本专利技术包括以下具体实施方案：
[0019]实施方案1.一种将生物法发酵得到的1,5
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戊二胺盐酸盐脱盐纯化制得游离1,5
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戊二胺的方法，所述方法包括：
[0020](1)使用赖氨酸脱羧酶将赖氨酸盐酸盐转化为1,5
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戊二胺盐酸盐；
[0021](2)将所得1,5
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戊二胺盐酸盐水溶液脱水，得到1,5
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戊二胺盐酸盐固体；
[0022](3)在步骤(2)中得到的1,5
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戊二胺盐酸盐固体中加入一定量的C1‑4脂肪醇为溶剂以及C1‑4脂肪醇钠为碱，在室温搅拌，进行中和反应；
[0023](4)在步骤(3)中的反应结束后，过滤除去生成的氯化物；
[0024](5)将步骤(4)中的残余物进行精馏；
[0025](6)在精馏之后，获得不含水的游离态1,5
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戊二胺，并回收C1‑4脂肪醇。
[0026]实施方案2.根据实施方案1所述的方法，其中步骤(1)中的赖氨酸脱羧酶的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示，其以低的赖氨酸脱羧酶添加比率加入。
[0027]实施方案3.根据实施方案1或2所述的方法，其中步骤(2)中的脱水操作包括用水重结晶并过滤。
[0028]实施方案4.根据实施方案1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(3)中，所述C1‑4脂肪醇选自：甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，且所述C1‑4脂肪醇钠为与C1‑4脂肪醇相应
的醇钠。
[0029]实施方案5.根据实施方案1至4中任一项所述的方法，其中在步骤(3)中，所述C1‑4脂肪醇的使用量为1
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30当量，相对于所述1,5
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戊二胺盐酸盐的质量当量。
[0030]实施方案6.根据实施方案1至5中任一项所述的方法，其中在步骤(3)中，所述C1‑4脂肪醇的使用量选自：1当量、2当量、3当量、4当量、5当量，相对于所述1,5
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戊二胺盐酸盐的质量当量。
[0031]实施方案7.根据实施方案1至6中任一项所述的方法，其中在步骤(3)中，所述C1‑4脂肪醇的使用量选自：1.11当量、1.13当量、1.15当量、1.17当量、1.19当量，相对于所述1,5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将生物法发酵得到的1,5
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戊二胺盐酸盐脱盐纯化制得游离1,5
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戊二胺的方法，所述方法包括：(1)使用赖氨酸脱羧酶将赖氨酸盐酸盐转化为1,5
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戊二胺盐酸盐；(2)将所得1,5
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戊二胺盐酸盐水溶液脱水，得到1,5
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戊二胺盐酸盐固体；(3)在步骤(2)中得到的1,5
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戊二胺盐酸盐固体中加入一定量的C1‑4脂肪醇为溶剂以及C1‑4脂肪醇钠为碱，在室温搅拌，进行中和反应；(4)在步骤(3)中的反应结束后，过滤除去生成的氯化物；(5)将步骤(4)中的残余物进行精馏；(6)在精馏之后，获得不含水的游离态1,5
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戊二胺，并回收C1‑4脂肪醇。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的脱水操作包括用水重结晶并过滤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤(3)中，所述C1‑4脂肪醇选自：甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆成樑，刘文杰，薛永和，邱贵森，
申请(专利权)人：摩珈上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：