[发明专利]一价琥珀酸盐的制备方法

说明书

本发明涉及一种一价琥珀酸盐的制备方法。本发明还涉及一价琥珀酸盐制备的整体发酵和盐交换方法。

琥珀酸，又被称为丁二酸和乙烷二羧酸，是一种适用于多种用途的化合物。它被发现用于食物、药物、化妆品中，和作为化学应用的原料。例如，可以被用作1，4-丁二醇、四氢呋喃和γ-丁内酯的生产原料。

琥珀酸可以通过微生物的碳水化合物发酵而制备。所有制备酸的发酵方法的一个共同特征是需要中和该方法中由微生物分泌的酸。如果酸不能够被中和，发酵方法中的pH将下降。当pH值低于某一临界值时，依赖于该方法中所应用的微生物，微生物的代谢过程可能受损，发酵过程陷入停滞。因此通常的操作是在发酵过程中加入碱以保持发酵混合物的pH在指定的数值。

US 5,168,055公开了一种生产琥珀酸的方法，其中包含底物的碳水化合物用琥珀酸-生产微生物发酵和用氢氧化钙或氧化钙中和。琥珀酸钙通过过滤分离，和在水中悬浮。加入浓硫酸转化琥珀酸钙为琥珀酸，形成不溶性的硫酸钙。

US 5,958,744公开了一种琥珀酸二胺的制备方法，发酵罐中铵离子碱性物质被用于中和产生的酸或者通过铵离子替代琥珀酸盐的阳离子用于发酵罐。在后一种情况下，优选的碱金属碱是氢氧化钠和氢氧化钾。二价碱如氢氧化钙的应用显示出给下游造成溶解度的问题。琥珀酸二钠的稀溶液经过浓缩步骤，然后与氨和二氧化碳反应。

WO 2008/143015公开了一种通过琥珀酸铵溶液发酵生产琥珀酸的方法，其中所有的副产物可以被再次用于琥珀酸的生产。该方法包括下列步骤(1)-(5)：(1)结晶/发酵步骤，通过采用微生物用于生产琥珀酸钙三水合物；(2)转化步骤，转化/结晶琥珀酸钙三水合物为琥珀酸钙一水合物；(3)分离步骤，分离琥珀酸钙一水合物的结晶；(4)盐置换步骤，上述步骤分离的琥珀酸钙一水合物转化为琥珀酸铵溶液；和(5)分离步骤，从琥珀酸铵溶液中移除碳酸钙沉淀的固体/液体。

US 2007/0015264公开了一种生产琥珀酸的方法，通过额外添加镁化合物作为中和剂。随后，进行盐交换方法，其中镁酸化合物通过与氨或碳酸铵反应而被转化为氨酸化合物。

虽然上述引用公开了许多适于作为中和剂的化合物，以及其中产物可以被进一步处理的许多方法，仍然需要一种通过发酵制备琥珀酸化合物的方法，它允许在高浓度溶液中进行生产，产生高收率的目标化合物和不产生大量不可重复利用的化合物，并且它提供一种能够轻松和有效的进一步处理的琥珀酸的形式。

本发明提供这样一种方法。相应地，本发明涉及一种一价琥珀酸盐的制备方法，包括下列步骤：

a)通过微生物从碳水化合物源发酵得到琥珀酸，

b)加入碱土金属氢氧化物，碳酸盐和/或碳酸氢盐，所述碱土金属是钙或镁，在发酵过程中的包含琥珀酸钙或琥珀酸镁的含水介质形成时作为中和剂，

c)使含水介质中的碱土金属琥珀酸盐与一价氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐碱反应以形成碱土金属氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐和一价琥珀酸盐，

d)使一价琥珀酸盐与碱土金属氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐分离，

e)使碱土金属氢氧化物、碳酸盐和/或碳酸氢盐再循环到步骤b中。

人们已经发现在琥珀酸盐的碱土金属的特性与碱的特性之间存在特定的联系。对于琥珀酸钙和琥珀酸镁，碱选自包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾和碳酸氢钾的基团。更特别的是，在碱土金属琥珀酸盐是琥珀酸钙的情况下，碱选自包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵和碳酸氢铵的基团。人们已经发现使用这些碱能获得很高的产率，比使用，例如，氢氧化铵或三乙胺时更高。当碱土金属琥珀酸盐是琥珀酸镁时，碱选自包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾基团。此外，人们已经发现使用这些特定的化合物能获得很高的产率，比使用当，例如，氢氧化铵、碳酸铵、或三乙胺时更高。特别引人感兴趣的是当碳酸铵与琥珀酸钙联用时显示出显著的结果，但是当与琥珀酸镁联用时没有相同的结果。

根据本发明的盐交换方法中所获得的高产率还可导致高产率镁或钙碳酸盐、碳酸氢盐和/或氢氧化物的形成，这些可以被再循环到发酵步骤中。这是低废、环保的方法。

最终所获得的琥珀酸盐形式是一价盐。这些一价盐特别适合用于进一步处理。优选的一价盐是琥珀酸钾盐和钠盐。特别优选的是琥珀酸钠。