[发明专利]由来自发酵液的琥珀酸盐制备吡咯烷酮的方法

说明书

琥珀酸及其衍生物是用于许多有经济利益的产品的重要前体，例如在 醇酸树脂和聚酯树脂、溶剂或许多特制化学品的制备中得到应用；参见 Zeikus，Appl.Microbiol.Biotechnol，1999，545-552。吡咯烷酮，偶尔也 称作pyrrolidinone，基本上通过石油化工方法从γ-丁内酯与氨的反应(2- 吡咯烷酮)或者与甲胺的反应(N-甲基吡咯烷酮)或者笼统地与烷基胺的 反应(N-烷基吡咯烷酮)制成。N-烷基吡咯烷酮，例如NMP，例如在电 子工业中作为溶剂得到应用；2-吡咯烷酮是重要的溶剂和萃取剂，主要用 作N-乙烯基吡咯烷酮制备用的中间体，而N-乙烯基吡咯烷酮又是一种重 要的单体。

迄今，对于琥珀酸仅存在相对较小的市场，并且一般通过石油化工方 法由马来酸酐或丁二醇制备琥珀酸，但是最近几年在发酵制备领域进行了 大量研究，以使得在不久的将来作为C4化学品用中间体的琥珀酸的工业 发酵制备似乎会成为可能；Miller，Varadarajan in Biotechnol.Prog.1999， 15，845-854。用于从发酵液中分离琥珀酸或琥珀酸盐的众多纯化方法已有 叙述。例如借助于过滤、结晶、萃取、电渗析、层析从发酵液中得到琥珀 酸：US 5,034,105，US 4,670,155，US 5,814,498，US 5,168,055，US 5,958,744， US 5,780,276，US 5,143,834，US 5,143,833，US 5,412,126，US 5,104,492， US 4,670,155。

通常使经过纯化的琥珀酸及其盐、或其酯转化成N-烷基琥珀酰亚胺 (US 4,841,069，US 4,814,464)或直接转化成2-吡咯烷酮(US 3,080,377， US 3,198,808，US 3,681,387，US 4,263,175)或NMP(US 3,448,118，US 5,157,127，US 5,434,273，WO 02/102772)。

从琥珀酰亚胺制备吡咯烷酮的工艺也有叙述。琥珀酰亚胺本身可以按 照JP04282361在亚磷酸酯的存在下由琥珀酸和氨制备。SU 1317890描述 了由琥珀酸和尿素制备琥珀酰亚胺，然而，按照Zh.Obshch.Khim.，20， 1950，1145，1149，1191，1195，可以使琥珀酰亚胺连同琥珀单酰胺一起 在吡啶和硫酰胺的存在下由琥珀酸制成。制备琥珀酰亚胺的其它工艺例如 在以下文献中得到描述：Yakugaku Zasshi；62；1942；532，169，其中从 琥珀酸和甲酰胺制成琥珀酰亚胺，Recl.Trav.Chim.Pays-Bas；75；1956； 164，167；J.Indian Chem.Soc.；10；1933；111，114，其描述的是从琥 珀酸和尿素制备琥珀酰亚胺，以及出版物J.Chem.Soc.；1931；443(从琥 珀酸和碳酸铵制备琥珀酰亚胺)，Chem.Ber.；23；1890；3285(从琥珀 单酰胺制备琥珀酰亚胺)和Justus Liebigs Ann.Chem.；49；1844；197(从 琥珀二酰胺制备琥珀酰亚胺)。

Clarke，Org.Synth.1943，II，562描述了化学纯的琥珀酸二铵通过 反应蒸馏以及随后的蒸馏而转化成琥珀酰亚胺。在第一阶段中，使琥珀酸 二铵水溶液浓缩直至存在熔体为止，接着在第二阶段中将琥珀酰亚胺从塔 顶蒸馏出来。例如，为了获得最大的纯度，将琥珀酰亚胺在95％乙醇中结 晶。

DT 2313386描述了琥珀酸在氨和磷酸三铵的存在下化学转化成琥珀 酰亚胺。

WO 02/102772描述了制备N-甲基吡咯烷酮的方法，其中将琥珀酸二 铵氢化形成2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮的混合物。

在由通过发酵制成的琥珀酸及其衍生物的转化产物如吡咯烷酮的制备 中，反应步骤的成功进行往往需要将中间体进行纯化。对于处理来自发酵 液的琥珀酸或其衍生物(如盐或酯)，为了实现例如损害催化剂的成分(可 能是营养成分、代谢副产物、细胞成分)的充分脱除，往往提出耗费时间 和设备的工艺步骤，如结晶、沉淀、电渗析、萃取或层析。由于这些工艺 步骤的组合常被描述成是必要的，尤其是对于琥珀酸及其盐而言，所以由 此引起的成本迄今已经成为将发酵琥珀酸转化成相比低成本产物(如吡咯 烷酮)的工业过程的障碍。另外，在一些上述处理工艺中，发酵中所用碱 的循环不可能进行，这造成有关补料和处理的额外成本。