專利名稱：一種回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法。
背景技術(shù)：
7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)是最重要的頭孢菌素中間體，有很廣闊的市場需求前景，2010年國內(nèi)7-ACA理論產(chǎn)能為7600噸，實(shí)際產(chǎn)量在5500噸左右。7-ACA目前的合成工藝包括化學(xué)裂解法和酶裂解法，酶裂解法的優(yōu)勢顯得十分明顯，主要表現(xiàn)為三廢及環(huán)境污染較小，不需要價(jià)格昂貴的化學(xué)試劑與苛刻的深冷反應(yīng)，操作簡便，占地面積少，成本低。酶法生產(chǎn)7-ACA工業(yè)已經(jīng)在國內(nèi)大規(guī)模推廣，正迅速取代化學(xué)法生產(chǎn)工藝。從各企業(yè)公布的7-ACA改擴(kuò)建信息推斷，未來幾年國內(nèi)酶法生產(chǎn)7-ACA產(chǎn)量將輕松突破萬噸，按此規(guī)模，將會(huì)產(chǎn)生戊二酸副產(chǎn)物五千噸以上，戊二酸廢液的排放將造成一定的環(huán)境污染。戊二酸及其衍生物是重要的化工原料和有機(jī)中間體，在化學(xué)、建筑、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等方面具有廣泛的應(yīng)用，戊二酸市場售價(jià)在4萬元/噸以上，戊二酸酐售價(jià)在8萬元/噸以上。 戊二酸一般由己二酸生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物分離提純制得，環(huán)己醇或環(huán)己酮在釩鹽催化劑的作用下，經(jīng)硝酸氧化得到己二酸、戊二酸、丁二酸的混合物，混合物分離純化分別得到己二酸、戊二酸、丁二酸。該混合液中含有多種性質(zhì)相近的二元羧酸，分離提純難度大，污染大， 且戊二酸終產(chǎn)品中仍有約O. 4%己二酸、丁二酸雜質(zhì)難以去除。本發(fā)明將酶法生產(chǎn)7-ACA過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物回收，使得酶法工藝更加環(huán)保，回收得到的戊二酸產(chǎn)品不會(huì)含己二酸、丁二酸雜質(zhì)，應(yīng)用廣泛，能創(chuàng)造巨大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。7-ACA酶法制備路線見說明書附2，頭孢菌素C經(jīng)D-氨基酸氧化酶催化氧化得戊二酰-7-ACA，再經(jīng)裂解酶水解七位，得7-ACA及其副產(chǎn)物戊二酸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于公開一種回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法。本發(fā)明戊二酸副產(chǎn)物的回收形式為戊二酸酐、戊二酸、戊二酸酯中的至少一種形式。本發(fā)明回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟以戊二酸酐形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，濃縮液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至 O 3，過濾，濾液加熱至190 280°C脫水，濾液中的戊二酸脫水生成戊二酸酐和水，將反應(yīng)液減壓蒸餾，先將蒸出的氣體在100 160°C冷凝得到戊二酸酐，未冷凝氣體室溫冷凝得水，蒸餾得到的戊二酸酐液體冷至室溫得戊二酸酐固體。
上述以戊二酸酐形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法中，pH優(yōu)選I I. 5，脫水溫度優(yōu)選為230 255°C，戊二酸的冷凝溫度優(yōu)選為120 140°C。以戊二酸形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，取濃縮液，加入鹽酸或硝酸酸化至pH至O 3，加熱蒸除酸水，熱過濾，濾液冷卻得戊二酸。上述以戊二酸形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法中pH優(yōu)選I. 5 2. 5，蒸除酸水的溫度為 IOO0C- 1900C O或?qū)饪s液抽濾，濾液使用濃硫酸或鹽酸或硝酸調(diào)節(jié)pH至O 2，冷卻至O 10°c,過濾析出固體，干燥，得戊二酸。以戊二酸酯形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，取濃縮液，濃縮液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至O 3，，100°C 190°C蒸除剩余水分，加入甲醇，甲醇量為戊二酸物質(zhì)的量的5 1000摩爾倍，升溫回流反應(yīng)，加熱蒸出含水甲醇，得到的殘余物；殘余物過濾，濾液用堿水溶液洗滌，再減壓至真空度O. 08 O. 099999MPa,蒸餾收集100 200°C餾分，即得戊二酸二甲酯?；驓堄辔镏苯訙p壓至真空度O. 08 O. 099999MPa,蒸餾收集100 200°C餾分，也
可得戊二酸二甲酯。上述以戊二酸酯形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法中，pH優(yōu)選I I. 5 ;甲醇可用乙醇、含8個(gè)碳原子及以下的醇替代。上述弱堿水溶液包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氨水的水溶液。以上所述酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮方法為加熱濃縮或納濾濃縮。所述加熱濃縮指將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液通過換熱器預(yù)熱后加入110 130°C的濃縮釜中，蒸出的水蒸氣通過換熱器冷凝后由水接收罐接收；戊二酸廢液全部加入濃縮釜后，改用冷卻水冷卻水蒸氣，水蒸氣蒸出，戊二酸廢液不斷濃縮，得濃縮液縮液。所述納濾濃縮是指將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液用I 10mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至4 10，使用配卷式NF-45納濾膜元件的納濾裝置濃縮，得濃縮液，操作壓力O. 2 O. 4MPa，控制溫度不超過50°C?，F(xiàn)在工業(yè)上廣泛使用的酶法生產(chǎn)7-ACA工藝，將含有戊二酸的廢液直接排放，戊二酸是有機(jī)物，會(huì)污染水環(huán)境，本發(fā)明將酶法生產(chǎn)7-ACA過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物回收， 在減少環(huán)境污染的同時(shí)，形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的戊二酸副產(chǎn)物，使得酶法工藝更加環(huán)保，回收得到的戊二酸產(chǎn)品不含己二酸、丁二酸雜質(zhì)，應(yīng)用廣泛，能創(chuàng)造巨大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。


圖I是戊二酸酐回收工藝流程2是酶法生產(chǎn)7-ACA反應(yīng)過程圖下述實(shí)施例用于進(jìn)一步說明但不限于本發(fā)明。
實(shí)施例一酶法制備7-ACA將頭孢菌素C(CPC)轉(zhuǎn)化成為GL-7-ACA :利用500L套層耐壓反應(yīng)器；該反應(yīng)器裝有船用式葉輪、磁性傳動(dòng)裝置、取樣及進(jìn)料口、耐壓PH電極、壓力表，且在底部出口處裝有規(guī)格為100目篩網(wǎng)；向此反應(yīng)器加500KU固定化D-A0D，用蒸餾水洗滌Ih ;配制40g/L，pH = 8. O的CPC溶液300L，經(jīng)20目過濾器過濾后加入反應(yīng)器，再將頂蓋密封；然后從底部通氧加壓；pH用pH控制器控制，由泵以流速3L/min壓入3mol/L NaOH，保持pH = 8. O ;反應(yīng)液保持25°C，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌90min ;于0、10、30、60和90min時(shí)取樣，立即用O. 2mol/L乙酸緩沖液(PH3. 5)稀釋作高效液相色譜分析；反應(yīng)結(jié)束后，溶液從反應(yīng)器底部放出，立即進(jìn)入下一步反應(yīng)器；將GL-7-ACA轉(zhuǎn)化為7-ACA :利用500L酶反應(yīng)器。該反應(yīng)器裝有機(jī)械、取樣及進(jìn)料口、pH電極，且在底部出口處裝有規(guī)格為100目篩網(wǎng)；向此反應(yīng)器加500KU固定化GL-7-ACA 酰化酶，用蒸餾水洗滌Ih ;將上一步GL-7-ACA溶液放入反應(yīng)器。pH用pH控制器控制，由泵以流速3L/min壓入10%的氨水溶液，保持pH = 8. O ;反應(yīng)液保持25°C，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌90min ;于0、10、30、60和90min時(shí)取樣，立即用O. 2mol/L乙酸緩沖液(ρΗ3· 5)稀釋作高效液相色譜分析；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液送至結(jié)晶罐中，降溫至10°C，結(jié)晶罐內(nèi)加入10%鹽酸溶液，逐步調(diào)節(jié)PH至3. 4，并逐步降溫至5°C進(jìn)行結(jié)晶。結(jié)晶完畢，過濾機(jī)中進(jìn)行晶體分離，濾餅干燥得7ACA，濾液中含有戊二酸，原生產(chǎn)7-ACA的工藝將此含戊二酸廢液排放，會(huì)污染環(huán)境， 本發(fā)明將該廢液中的戊二酸回收。實(shí)施例2 :戊二酸廢液加熱濃縮將實(shí)施例I中戊二酸廢液通過換熱器預(yù)熱后加入120°C的濃縮釜中，蒸出的水蒸氣通過換熱器冷凝后由水接收罐接收；戊二酸廢液全部加入濃縮釜后，改用冷卻水冷卻水蒸氣，水蒸氣蒸出，戊二酸廢液不斷濃縮，得濃縮液。實(shí)施例3 :戊二酸納濾膜濃縮將實(shí)施例I的將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液用6mol/L NaOH調(diào)節(jié) PH至9，使用配卷式NF-45納濾膜元件的納濾裝置濃縮，操作壓力O. 3MPa，控制溫度不超過 40。。。實(shí)施例4 以戊二酸酐形式回收戊二酸廢液濃縮液中加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH = 1，開啟真空，濃縮液熱抽濾，濾液通過冷凝器I進(jìn)入脫水釜，脫水釜加熱溫度控制在250°C，戊二酸在硫酸催化下，熱脫水產(chǎn)生戊二酸酐，戊二酸酐蒸汽經(jīng)冷凝器I冷卻，并將不斷加入的戊二酸濃縮液預(yù)熱，戊二酸濃縮液液全部加入脫水釜后，改用冷卻水冷卻，并保持戊二酸酐冷凝液溫度在130°C。冷凝液由酸酐接收罐收集，酸酐接收罐溫度控制在130°C，使水分仍然保持氣態(tài)，并通過冷凝器2冷凝，由水接收罐二接收冷凝水，酸酐接收罐中的冷凝液冷卻結(jié)晶得戊二酸酐產(chǎn)品。濃縮液制備，將實(shí)施例I中戊二酸廢液通過換熱器預(yù)熱后加入120°C的濃縮釜中，蒸出的水蒸氣通過換熱器冷凝后由水接收罐接收；戊二酸廢液全部加入濃縮釜后，改用冷卻水冷卻水蒸氣，水蒸氣蒸出，戊二酸廢液不斷濃縮，得濃縮液。實(shí)施例5 以戊二酸形式回收采取實(shí)施例2的方法，將戊二酸廢液濃縮至水分含量約60%。取500mL戊二酸廢液濃縮液至于IL圓底燒瓶中，加入300ml濃鹽酸酸化，110°C蒸除酸水，熱過濾，濾液冷卻得
戊二酸。實(shí)施例6 以戊二酸形式回收將由實(shí)施例3所得的濃縮液抽濾，濾液使用濃硫酸調(diào)節(jié)至pH ^ 0，冷卻至0°C，過濾析出的固體，干燥，得戊二酸。實(shí)施例7 :以戊二酸二甲酯形式回收采取實(shí)施例2的方法，將戊二酸廢液濃縮至水分含量約40%。取300mL戊二酸廢液濃縮液至于IL圓底燒瓶中，加入IlOml濃硫酸酸化，110°C蒸除剩余水分，加入甲醇，在攪拌狀態(tài)下升溫至回流溫度，保持回流3h，反應(yīng)結(jié)束后，先蒸出含水甲醇，再減壓至真空度 O. 094MPa，蒸餾收集100 200°C餾分為戊二酸二甲酯。實(shí)施例8 以戊二酸二乙酯形式回收采取實(shí)施例3的方法，將戊二酸廢液濃縮至水分含量約30%。取300mL戊二酸廢液濃縮液至于IL圓底燒瓶中，加入130ml濃硫酸酸化，110°C蒸除剩余水分，加入乙醇，在攪拌狀態(tài)下升溫至回流溫度，保持回流3h，常壓蒸出含水乙醇，降溫室溫；過濾，用10%碳酸鈉溶液洗滌，再用水洗至中性；分出油層減壓蒸餾，收集122 128°C (2. 67kPa)餾分，得戊
二酸二乙酯。
權(quán)利要求
1.一種回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法: 其特征在于將戊二酸副產(chǎn)物以戊二酸酐、戊二酸、戊二酸酯中的至少一種形式進(jìn)行回收。
2.如權(quán)利要求I所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于以戊二酸酐形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，濃縮液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至O 3， 過濾，濾液加熱至190 280°C脫水，濾液中的戊二酸脫水生成戊二酸酐和水，將反應(yīng)液減壓蒸餾，先將蒸出的氣體在100 160°C冷凝得到戊二酸酐，未冷凝氣體室溫冷凝得水，蒸餾得到的戊二酸酐液體冷至室溫得戊二酸酐固體。
3.如權(quán)利要求I所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于以戊二酸形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，取濃縮液，加入鹽酸或硝酸酸化至pH至O 3， 加熱蒸除酸水，熱過濾，濾液冷卻得戊二酸。
4.如權(quán)利要求I所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于以戊二酸形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將濃縮液抽濾，濾液使用濃硫酸或鹽酸或硝酸調(diào)節(jié)pH至O 2,冷卻至O 10°C,過濾析出固體， 干燥，得戊二酸。
5.如權(quán)利要求I所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于以戊二酸酯形式回收戊二酸副產(chǎn)物的方法包括如下步驟將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮，取濃縮液，濃縮液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至 O 3，100°C 190°C蒸除剩余水分，加入甲醇，甲醇量為戊二酸物質(zhì)的量的5 1000摩爾倍，升溫回流反應(yīng)，加熱蒸出含水甲醇，得到的殘余物；將殘余物減壓至真空度O. 08 O.099999MPa，蒸餾收集100 200°C餾分，得戊二酸二甲酯。
6.如權(quán)利要求2所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述pH為I I. 5，脫水溫度為230 255°C，戊二酸的冷凝溫度為120 1400C ο
7.如權(quán)利要求3所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述pH為I. 5 2. 5，蒸除酸水的溫度為100°C 190°C。
8.如權(quán)利要求5所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于將殘余物過濾，濾液用弱堿水溶液洗滌，再減壓至真空度O.08 O. 099999MPa，蒸餾收集100 200°C餾分，得戊二酸二甲酯。
9.如權(quán)利要求8所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述弱堿水溶液包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的水溶液。
10.如權(quán)利要求5所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述甲醇用乙醇或含8個(gè)碳原子及以下的醇替代。
11.如權(quán)利要求5所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述pH為I I. 5。
12.如權(quán)利要求1-5任一所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液濃縮方法為加熱濃縮或納濾濃縮。
13.如權(quán)利要求12所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述加熱濃縮指將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液通過換熱器預(yù)熱后加入110 130°C的濃縮釜中，蒸出的水蒸氣通過換熱器冷凝后由水接收罐接收；戊二酸廢液全部加入濃縮釜后，改用冷卻水冷卻水蒸氣，水蒸氣蒸出，戊二酸廢液不斷濃縮，得濃縮液。
14.如權(quán)利要求12所述的回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法，其特征在于所述納濾濃縮是指將酶法制備7-ACA產(chǎn)生的含有戊二酸的廢液用I lOmol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至4 10，使用配卷式NF-45納濾膜元件的納濾裝置濃縮，得濃縮液，操作壓力O. 2 O. 4MPa，控制溫度不超過50°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收酶法制備7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)過程中產(chǎn)生的戊二酸副產(chǎn)物的方法。將酶法制備7-ACA過程中產(chǎn)生的含戊二酸的副產(chǎn)物進(jìn)行回收。戊二酸副產(chǎn)物的回收形式為戊二酸酐、戊二酸、戊二酸酯中的至少一種形式，在減少環(huán)境污染的同時(shí)，形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的戊二酸副產(chǎn)物，使得酶法工藝更加環(huán)保，回收得到的戊二酸產(chǎn)品不含己二酸、丁二酸雜質(zhì)，應(yīng)用廣泛，能創(chuàng)造巨大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C07C51/493GK102584561SQ201110415048
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者張翔, 張韜, 曹曉紅, 梁隆, 程志鵬, 陽海, 黃耀宗 申請(qǐng)人:伊犁川寧生物技術(shù)有限公司