[发明专利]2,5-呋喃二羧酸的制备方法

说明书

本发明涉及通过发酵来制备2,5‑呋喃二羧酸(FDCA)的方法，包括发酵合适的起始化合物以产生pH至少为7的FDCA的盐的水溶液，可选地从所述溶液除去固体，例如通过过滤，随后在所述pH下从所述溶液冷冻结晶所述FDCA的盐，分离固体晶体形式的所述FDCA盐，制备所述盐的水溶液并且在酸性pH下使FDCA从所述溶液结晶为游离酸。

技术领域

本发明涉及用于生产2,5-呋喃二羧酸(FDCA)的方法，该方法通过发酵随后纯化所得的发酵液以生产作为游离酸的基本上纯的FDCA。

背景技术

FDCA是一种非常有前景的化合物，其可通过生物学途径来制造，并且是用于多种化学化合物的有用的起始化合物。

制造FDCA的各种方法是已知的，其中一些是通过各种化学合成步骤，其他的是通过发酵合适的起始化合物，例如羟甲基糠醛(HMF)(WO 2012/064195)。

FDCA的酶法制备的缺点之一在于难以从产物中除去污染物以产生基本上纯的FDCA。更具体地，发现非常难从最终产物中除去一元羧酸，例如当利用常规酸沉淀时。

发明内容

本发明的一个目的是提供通过具有非常低一元羧酸含量的发酵来产生基本上纯的FDCA的方法。

因此，本发明涉及通过发酵来制备2,5-呋喃二羧酸(FDCA)的方法，包括发酵合适的起始化合物以产生pH至少为7的FDCA的盐的水溶液，可选地从所述溶液除去固体(例如通过过滤)，随后在所述pH下从所述溶液冷冻结晶所述FDCA的盐，分离固体晶体形式的所述FDCA盐，制备所述盐的水溶液并且在酸性pH下使FDCA从所述溶液结晶为游离酸。

本发明的方法具有非常重要且预料不到的优点：以非常高的且几乎完全没有一元羧酸的纯度提供FDCA。

本发明包括多个步骤，即，首先发酵以产生含有FDCA的盐的发酵液。随后进行该发酵液的预处理(如灭菌、离心和脱色)，以在进行结晶实验之前除去细胞裂解和固体颗粒(如必要)。

使所得水溶液经受冷冻结晶，优选共晶冷冻结晶。其产物为冰晶、FDCA盐晶体和母液。然后将该FDCA盐溶解以产生水溶液。在酸性条件下，FDCA从该溶液中结晶为游离酸。

存在多种方法来使FDCA从所述溶液结晶为游离酸。因而一个重要的方面是pH处于酸性值，优选pH低于3。一种方法是向所述溶液加入盐。通过降低pH值，使该FDCA的游离盐结晶。另一种方法是同时加入盐和酸(或酸性溶液)。一种优选的结晶方法是在向其中同时加入盐溶液和酸的结晶器中提供一定量的水。已经发现，与向盐溶液直接加入酸相反，这种方法产生了FDCA的游离酸的晶体，且晶体中不包含污染物。

然后将FDCA晶体从母液分离，该母液也含有未溶解的盐，在下文中将作出解释。可以清洗晶体以除去母液。可以以常规方法处理母液以除去或回收所述盐并产生水，例如通过共晶冷冻结晶或其他方法。在盐有用的情况下(如下文中将要讨论的)，其在工艺中可以重复利用。

通过合适的起始材料(例如5-羟甲基糠醛[HMF])的生物催化转化来启动FDCA的生产。

在该情形下，可通过革兰氏阴性细菌贪铜菌(Cupriavidus basilensis)的需氧生长来实现。这可在分批种子发酵罐中或在连续主发酵罐中于恒温(例如30℃至37℃之间)下进行。

在pH为7或更高的条件下通过加入至少一种碱性化合物(例如氢氧化钠、碳酸氢钠或氨水)来使发酵发生。

然后，对所得发酵液进行处理以使其适合用于从其回收FDCA。这种处理通常包括除去固体、可能的灭菌以及脱色。