グリコロニトリルの合成のための方法
水性溶媒中で実質的に純粋なグリコロニトリルを調製する方法が、シアン化水素およびホルムアルデヒドを反応させることによって提供される。ホルムアルデヒド供給流れはシアン化水素と反応させる前に加熱され、結果として、他の方法によって得られるよりも不純物がわずかの、特に未反応ホルムアルデヒドが少ないグリコロニトリル水溶液が生じる。この方法は、グリコロニトリルをグリコール酸へ酵素的に変換する前に（仮にあったとしても）反応後精製の必要がほとんどないグリコロニトリル水溶液の製造を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／６３８１２７号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ホルムアルデヒドおよびシアン化水素からグリコロニトリルを合成する化学方法に関する。より具体的には、実質的に純粋なグリコロニトリルを製造する方法が、予熱ホルムアルデヒドをシアン化水素と反応させることによって提供される。
【背景技術】
【０００３】
グリコロニトリル（ＨＯＣＨ2ＣＮ、ＣＡＳ登録番号１０７−１６−４）は、ニトリラーゼ活性またはニトリルヒドラターゼおよびアミダーゼ活性の組合せを有する触媒を使用するグリコール酸に酵素的に変換されうるα−ヒドロキシニトリルである。グリコール酸（ＨＯＣＨ2ＣＯ2Ｈ、ＣＡＳ登録番号は７９−１４−１）は、カルボン酸のα−ヒドロキシ酸ファミリーの最も単純なメンバーである。その特性は、井戸改修、皮革工業、およびオイルやガス工業、洗濯および繊維工業における使用、およびスキンクリームのようなパーソナルケア製品の成分としての使用を含む広範囲の消費者および工業用途のために理想的である。グリコール酸は、さまざまな工業（乳および食品加工器具洗浄剤、家庭および工業用洗浄剤、工業洗浄剤［輸送器具、石造、プリント基板、ステンレス鋼ボイラーおよび加工器具、冷却塔／熱交換器用］、および金属加工［金属酸洗い、銅光沢、エッチング、電気メッキ、電気研磨用］における洗浄剤の主成分でもある。
【０００４】
グリコロニトリルはアミノニトリルの調製における多用途の中間体でもあるが、アミノニトリルも同様に、アミノカルボン酸化合物の調製において有用である。例えば、米国特許公報（特許文献１）は、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）の製造のためのアミノニトリル前駆体の調製におけるグリコロニトリルの使用を開示し、米国特許公報（特許文献２）は、２−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ＨＥＩＤＡ）の合成におけるグリコロニトリルの使用を開示している。ＥＤＴＡおよびＨＥＩＤＡは界面活性剤組成物の成分としてのキレート化剤として有用である。（特許文献３）は、ニトリロ三酢酸のアルカリ金属塩の合成におけるグリコロニトリルの使用を記載している。また、グリコロニトリルは、米国特許公報（特許文献４）に開示されたグリシンへ変換されうるグリシノニトリルの前駆体として使用されうる。グリシンは加工肉および飲料における添加剤として、かつ市販の重要な除草剤、Ｎ−（ホスホノメチル）グリシンの原材料として広く使用され、また米国特許公報（特許文献５）に記載されている通り、その一般名グリホサートによって周知である。
【０００５】
微生物触媒は、対応するアミドの中間生成はないニトリラーゼ（ＥＣ３．５．５．７）を使用し（式１）、または、ニトリルヒドラターゼ（ＮＨａｓｅ）が最初にニトリルをアミドに変換し、次いでアミドがその後にアミダーゼによって対応するカルボン酸に変換されるニトリルヒドラターゼ（ＥＣ４．２．１．８４）とアミダーゼ（ＥＣ３．５．１．４）との酵素の組合せによって（式２）、ニトリル（例えば、グリコロニトリル）を直接、対応するカルボン酸（例えば、グリコール酸）に加水分解しうる。
【０００６】
【化１】
【０００７】
グリコール酸の酵素合成は、グリコロニトリルの実質的に純粋な形態を必要とする。ホルムアルデヒドおよびシアン化水素の水溶液を反応させることによってグリコロニトリルを合成する方法が以前に報告されている（米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）、および米国特許公報（特許文献４）、式３）。
（３）ＨＣＮ＋ＨＣＨＯ → ＨＯＣＨ2ＣＮ
【０００８】
ホルムアルデヒドの濃縮水溶液（例えば、商業的にホルマリンとして周知の３７ｗｔ％溶液）は一般に、遊離ホルムアルデヒドおよびホルムアルデヒドのさまざまなオリゴマー（例えば、パラホルムアルデヒドおよびトリクスオキシメチレン）からなる。ホルムアルデヒドオリゴマーの存在は、グリコロニトリルへの全体的な変換に影響を及ぼしうる。したがって、ホルムアルデヒドオリゴマーをシアン化水素と反応させる前に供給流れにおいてより遊離したホルムアルデヒドへ変換するホルムアルデヒドを前処理する方法が、グリコロニトリルの収量を増加させ、オリゴマーから生成される望ましくない二次生成物の変換を減少させる。
【０００９】
ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）（米国特許公報（特許文献６））は、酸性化合物の存在下にシアン化水素およびホルムアルデヒドを反応させた後、減圧下の蒸留（約１２５℃下に行われる真空蒸留ステップ）によって純粋なグリコロニトリルを得る方法を開示している。反応物質は、好ましくは、「低温で」（すなわち、液体の形でシアン化水素を維持する２６℃未満）で混合される。また、米国特許公報（特許文献６）には１）グリコロニトリルが周囲温度下に分解し、かつ２）塩基と接触したグリコロニトリルは周囲温度下に数時間以内に激しく分解する。ヤコブソンは、シアン化水素と反応させる前に濃縮水性ホルムアルデヒド供給の前処理を開示していない。
【００１０】
セクストン（Ｓｅｘｔｏｎ）（米国特許公報（特許文献７））は、ホルムアルデヒドがＨＣＮの水溶液に供給されるグリコロニトリルを調製する方法を開示している。反応は「有効な還流または閉鎖圧力系により、１００℃の高温を可能にする反応により」実行される。しかし、ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）に記載されている通り、グリコロニトリルは室温下に分解する。１００℃という高温で実行される反応は、結果としてグリコロニトリルの分解の増大をもたらすことが予想される。ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）と同様、セクストン（Ｓｅｘｔｏｎ）は、シアン化水素と反応させる前にホルムアルデヒドを前処理する方法を記載していない。
【００１１】
クレン（Ｃｕｌｌｅｎ）ら（米国特許公報（特許文献８））は、グリコロニトリルからイミノジアセトニオリルを製造する方法を開示している。本引例は、適切な酸および塩基により、ホルムアルデヒドのｐＨを約３超、好ましくは、約５−７、最も好ましくは、約５．５に維持することによって方法（バッチまたは連続的のいずれか）においてグリコロニトリルがいかに形成されうるかを記載している。次いで、ホルムアルデヒドは、約２０〜８０℃の温度範囲、好ましくは、約３０℃下にシアン化水素と反応させ、グリコロニトリルを形成する。しかし、本実施例において示されている通り、クレン（Ｃｕｌｌｅｎ）らで規定された条件内で実行される反応は、結果として反応時間の２時間後に大量の未反応ホルムアルデヒドをもたらす。
【００１２】
上記の方法のすべてにより、二次生成物（不純物）の一部を除去する蒸留精製など一般的に大規模な加工ステップを必要とするグリコロニトリルの純度が得られる。未反応ホルムアルデヒドなどグリコロニトリルに存在する不純物の多くは、酵素触媒を不活性化することによるグリコール酸への酵素変換を阻害することが報告されている（本明細書で全体として参照により援用される、米国特許公報（特許文献９）、米国特許公報（特許文献１０）、および米国特許公報（特許文献１１））。
【００１３】
解決すべき課題は、実質的に純粋な反応生成物を製造する条件下にホルムアルデヒドおよびシアン化水素を反応させることによってグリコロニトリルを製造する方法の欠如である。具体的には、未反応ホルムアルデヒド（グリコロニトリルをグリコール酸に変換する場合に酵素不活性化と関連した不純物の１つ）の量を削減し、反応後精製ステップの数を最小限に抑える方法が欠如していることである。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，２０８，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８１７，６１３号明細書
【特許文献３】フランス特許第１５７５４７５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／００４００８５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７５９，５４９号明細書
【特許文献６】米国特許第２，１７５，８０５号明細書
【特許文献７】米国特許第２，８９０，２３８号明細書
【特許文献８】米国特許第５，１８７，３０１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，７５６，３０６号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，５０８，１８１号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，０３７，１５５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（ａ）測定可能な時間に約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れを提供するステップと、
（ｂ）（ａ）の加熱された水性物を供給する流れをグリコニロトリル合成に適切な温度でシアン化水素を接触させ、それによってグリコロニトリルが製造されるステップと
を含むグリコロニトリルの調製方法が提供される。
【００１６】
１つの実施形態において、本方法によって製造されるグリコロニトリルは回収される。
【００１７】
水性ホルムアルデヒドを供給する流れが加熱される時間の量は、ポリマーアルデヒド不純物が、加熱水性流れをシアン化水素と反応させる前にモノマーホルムアルデヒドへ実質的に分解される限り変動しうる。１つの実施形態において、水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、約１０秒〜約２４時間の時間、約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される。別の実施形態において、加熱の期間は約３０秒〜約６時間でありうる。この方法はさらに、ＮａＯＨまたはＫＯＨなど塩基の触媒量の付加を含んで成り、高分子量ポリマーホルムアルデヒドの低分子量およびモノマーのホルムアルデヒドへの変換を加速させる。さらなる実施形態において、加熱ホルムアルデヒドは直ちに反応器に供給され、シアン化水素と反応される。
【００１８】
加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、グリコロニトリル合成のために適切な温度でシアン化水素を前充填した反応室に直ちに供給される。１つの実施形態において、反応温度は、グリコロニトリル分解を最小限に抑えるために一般的に約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００１９】
本発明の追加の実施形態は、約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％メタノール、または約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％メタノールをさらに含む水性ホルムアルデヒドを供給する流れを含む。この方法はさらに、グリコール酸を水性グリコロニトリルに添加し、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持するステップを含む。結果として生じる生成物は回収、単離、および／または精製されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記の課題は、他の方法によって得られるよりも不純物、特に未反応遊離ホルムアルデヒドが大幅に少ないグリコロニトリルを含む水溶液を製造する方法を提供することによって解決されている。具体的には、水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、シアン化水素との反応前に加熱処理される。反応によりきわめて高いホルムアルデヒド変換および少ない付随不純物がもたらされる。
【００２１】
濃縮水性ホルムアルデヒド溶液は一般的にモノマーホルムアルデヒド（反応のために所望の基質である「遊離ホルムアルデヒド」）およびホルムアルデヒドのオリゴマーからなる。ホルムアルデヒド供給流れの予熱は、結果として生じるグリコロニトリル生成物の純度を改善する。ホルムアルデヒドのシアン化水素との反応は温度制御され、グリコロニトリル分解を最小限に抑える。形成される反応生成物は、水性ホルムアルデヒドを供給する流れを予熱せずに得られる反応生成物と比べると、グリコロニトリルおよび大幅に少ない未反応ホルムアルデヒドを含む。
【００２２】
結果として生じるグリコロニトリル溶液は（蒸留精製など）少ない反応後精製ステップを必要とし、グリコール酸の酵素合成など純度の一定レベルを必要とする使用に適切であるグリコロニトリルを製造する費用を削減する。また、グリコール酸の酵素合成に使用されるグリコロニトリル水溶液における未反応ホルムアルデヒドの量の削減は、酵素触媒の寿命（すなわち、リサイクル反応の数）を拡大する。これは触媒の生産性を改善し、グリコール酸を調製する費用を削減する。本発明は、精製なしに酵素変換のために直接使用されうるグリコロニトリル生成物をもたらし、グリコール酸を製造する費用を大幅に削減する。
【００２３】
水性ホルムアルデヒド（濃度が約５ｗｔ％〜約７０ｗｔ％、好ましくは、約２０ｗｔ％〜約５５ｗｔ％）は、約３５℃〜約２００℃、好ましくは、約９０℃〜約１５０℃に加熱される。加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、グリコロニトリル合成に適切な温度でシアン化水素を前充填した反応室に直ちに供給される。本明細書で使用される「グリコロニトリル合成に適切な温度」という語は、シアン化水素および加熱処理ホルムアルデヒドを反応させるために適切な範囲の反応温度を記載するために使用される。１つの実施形態において、反応温度は、一般的にグリコロニトリルの分解を最小限に抑えるために約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は、約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００２４】
加熱水性ホルムアルデヒドおよびシアン化水素は、確実に１）シアン化水素がわずかに過剰であり（添加されたホルムアルデヒドの量と比べて少なくとも１％過剰、好ましくは、少なくとも１０％過剰）、かつ２）全体的な反応温度がグリコロニトリル合成に適切な温度で維持される速度で反応混合物に添加される。グリコロニトリルの結果として生じる水溶液は相当に純粋であり（すなわち、未反応ホルムアルデヒドがあまりない）、反応後精製をあまり必要としない。
【００２５】
別の実施形態において、形成される水性グリコロニトリル反応生成物は、グリコール酸への酵素変換前に反応後精製を必要としない。
【００２６】
（定義）
本開示において、多くの用語および略語が使用される。以下の定義が、別段の規定がない限り適用される。
【００２７】
本明細書で使用される「を含む」は、請求の範囲において言及された規定された特徴、整数、ステップ、または成分の存在を意味するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、成分、またはそれのグループの存在または付加を排除することはない。
【００２８】
本明細書で使用される、使用される発明の成分または反応物質の量を修正する「約」という語は、例えば、現状で濃縮物製造または溶液使用のために使用される典型的な測定および液体処理手順を通じて、これらの手順における不注意による誤りを通じて、組成物を製造し、または方法を実行するなどために使用される成分の製造、供給源、または純度の差異を通じて生じる数量のばらつきを指す。「約」という語は、特定の初期混合物に由来する組成物に対する異なる平衡条件により異なる量をも包含する。「約」という語によって修正されているかどうかに関係なく、請求の範囲は、量の同等物を含む。１つの態様において、「約」という語は、記載された数値の２０％以内、さらに好ましくは、５％以内を意味する。
【００２９】
「グリコロニトリル」という語は「ＧＬＮ」と略され、ヒドロキシアセトニトリル、２−ヒドロキシアセトニトリル、ヒドロキシメチルニトリル、およびＣＡＳ登録番号１０７−１６−４の他のすべての同義語と同義である。
【００３０】
「グリコール酸」という語は「ＧＬＡ」と略され、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシエタン酸と同義であり、ＣＡＳ登録番号７９−１４−１の他のすべての同義語である。本方法によって製造されるグリコール酸は、プロトン化したカルボン酸および／または対応するアンモニウム塩の形でありうる。
【００３１】
本明細書で使用される「ホルムアルデヒド」という語は「ＦＡ」と略され、ギ酸アルデヒド、メチルアルデヒド、オキソメタンと同義であり、ＣＡＳ登録番号５０−００−０の他のすべての同義語である。市販のホルムアルデヒドは一般的にモノマーホルムアルデヒド（「遊離ホルムアルデヒド」）およびホルムアルデヒドのさまざまなオリゴマーからなる。本明細書で使用される「遊離ホルムアルデヒド」は、モノマーホルムアルデヒドを指す。
【００３２】
「シアン化水素」という語は、青酸、シアン化水素酸、およびＣＡＳ登録番号２００−８２１−６の他のすべての同義語である。
【００３３】
本明細書で使用される「熱処理」、「加熱処理」、「ホルムアルデヒド供給流れの加熱」、「予熱ホルムアルデヒド」、および「加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れ」という語は、ホルムアルデヒド水溶液をシアン化水素と反応させる前に測定可能時間、所定温度にかける方法を記載するために使用される。熱処理の温度および期間は、加熱ホルムアルデヒド供給流れにおけるモノマーホルムアルデヒドの量を最適化するために選択される。１つの実施形態において、水性ホルムアルデヒド溶液は、約３５℃〜約２００℃，好ましくは、約７５℃〜約１５０℃、より好ましくは、約９０℃〜約１５０℃、かつ最も好ましくは、約１００℃〜約１２５℃の温度で、約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約１０秒〜約６時間、より好ましくは、約１０秒〜約２０分、かつ最も好ましくは、約２分〜約１０分の測定可能な時間、加熱処理される。１つの実施形態において、塩基触媒の存在下、熱処理時間は約２分〜約１０分である。加熱ホルムアルデヒド直ちに反応器に供給され、シアン化水素と反応される。
【００３４】
本明細書で使用される「直ちに反応器に供給される」および「加熱ホルムアルデヒドを直ちに添加する」という語は、熱処理期間の終了とシアン化水素との反応の開始との時間、一般的に約２４時間未満、好ましくは、約１時間未満、より好ましくは、約１５分未満、最も好ましくは、約５分未満を記載するために使用される。場合により、熱処理期間の終了とシアン化水素反応の開始との間の時間は約２４時間を上回りうる。
【００３５】
（適切な反応条件）
本方法では、ホルムアルデヒドおよびシアン化水素を反応させることによって水性グリコロニトリルを製造する方法が記載される。ホルムアルデヒドはシアン化水素と反応させる前に加熱され、グリコロニトリルを製造する。ホルムアルデヒドの開始濃度は一般に約５ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の水溶液である。１つの実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは、約２０ｗｔ％〜約５５ｗｔ％ホルムアルデヒドからなる。別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約３７ｗｔ％ホルムアルデヒドからなる。ホルムアルデヒド供給流れは、場合により、約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％（一般的に６−８ｗｔ％）メタノール（一般的に約３７ｗｔ％溶液で存在する添加剤［すなわち、ホルマリン］として）から成りうる。
【００３６】
塩基触媒（ＫＯＨ、ＮａＯＨ等）は、水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱する前にホルムアルデヒド水溶液に添加されうる。本明細書で例示される通り、水酸化ナトリウムは、ホルムアルデヒド供給流れを加熱する前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れに添加されうる。１つの実施形態において、加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れにおけるＮａＯＨ：ホルムアルデヒドのモル比は約１：５０〜約１：２０００である。別の実施形態において、加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れにおけるＮａＯＨ；ＨＣＨＯのモル比は約１：１００〜約１：２０００である。
【００３７】
ホルムアルデヒド供給流れは、測定可能な時間、約３５℃〜約２００℃の温度に加熱される。１つの実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約７５℃〜約１５０℃の温度に加熱される。別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される。さらに別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約１００℃〜約１２５℃の温度に加熱される。本明細書で使用される「測定可能な時間」という語は、ホルムアルデヒド供給流れが規定温度に過熱される時間の量を指示するために使用される。ホルムアルデヒドが加熱処理される時間の最適な長さは容易に決定されうるとともに、熱処理システムおよび反応器の特定のデザインと組合せて選択温度によって調節されうる。熱処理の長さは、加熱供給流れにおけるモノマーホルムアルデヒドの量を最大限にするように選択される。モノマーホルムアルデヒドはシアン化水素と反応し、実質的により少ない不純物（すなわち、未反応ホルムアルデヒドおよびホルムアルデヒドのポリマー形態と関連した不純物）を有するグリコロニトリル溶液を生成する。一般的に、熱処理期間は約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約１０秒〜約６時間、より好ましくは、約１０秒〜約２０分、かつ最も好ましくは、約２分〜約１０分でありうる。１つの実施形態において、熱処理時間は塩基触媒の存在下に約２分〜約１０分である。次いで、加熱ホルムアルデヒドは直ちに反応室に供給される。
【００３８】
シアン化水素供給流れは一般的に反応室へのホルムアルデヒド添加量に対してシアン化水素のわずかなモル過剰を維持するのに十分な速度で添加される。１つの実施形態において、ホルムアルデヒドに対するシアン化水素のモル比は、少なくとも約１．０１：１、好ましくは、約１０：１以下である。別の実施形態において、ホルムアルデヒドに対するＨＣＮのモル比は、約１．０１：１、より好ましくは、約２：１以下である。さらなる実施形態において、ホルムアルデヒドに対するＨＣＮのモル比は約１．０５：１〜約１．１５：１である。
【００３９】
反応室の温度は、グリコロニトリル分解を最小限に抑えるために一般的に約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は、約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００４０】
大気圧はホルムアルデヒドおよびシアン化水素の反応を行うために十分であり、したがって約０．５〜約１０大気圧（５０．７ｋＰａ〜１０１３ｋＰａ）が好ましい。２０，０００ｋＰａ以上の高い圧力は必要に応じて使用されうるが、それによって得られる利点はおそらくかかる操作の費用増大を正当化しないであろう。
【００４１】
グリコロニトリル合成反応室におけるｐＨは約３〜約１０、好ましくは、約５〜約８である。
【００４２】
本グリコロニトリル合成反応は連続的、バッチ、またはフェドバッチ様式で実行されうる。フェドバッチ反応は一般的に約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約３０分〜約８時間、より好ましくは、約０．５時間〜約４時間実行される。
【００４３】
（分析方法）
いくつか例を挙げれば、沈殿、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）、質量分析（ＭＳ）、量的13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）、およびキャピラリー電気泳動（ＣＥ）を含むが、これらに限定されない、さまざまな分析方法が本方法において使用され、反応物質および生成物を分析することができる。
【００４４】
（反応後回収、単離、および／または精製）
本方法では、遊離（モノマー）ホルムアルデヒドが大幅に少ないグリコロニトリルが製造される。１つの実施形態において、グリコロニトリルは、酵素的にグリコール酸へ変換される（一般的にグリコール酸アンモニウムの形で）前に追加の精製／単離／回収ステップを必要としない。別の実施形態において、本方法によって製造されるグリコロニトリルは、蒸留、結晶化、および溶媒抽出を含むが、これらに限定されない方法を使用して精製、単離、および／または回収されうる。
【００４５】
（酸性条件下のグリコロニトリルの安定化）
１つの実施形態において、鉱酸（例えば、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、またはＨ3ＰＯ4）が、本発明によって得られるグリコロニトリル混合物に添加され、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持する（グリコロニトリルは塩基条件下に分解することが報告されている）。別の実施形態においては、グリコール酸が本方法によって得られるグリコロニトリル混合物に添加され、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持する。さらなる実施形態において、グリコール酸添加の量は、約６未満、好ましくは、約５未満、より好ましくは、約４未満、かつ最も好ましくは、約３．５未満のグリコロニトリルのｐＨを維持するために十分である。グリコール酸による安定化は、グリコロニトリルがその後に酵素触媒を使用してグリコール酸に変換される場合に好ましい実施形態である。この場合にｐＨを調節するグリコール酸の使用は、鉱酸の添加を回避し、ここで、グリコロニトリルのグリコール酸への変換とともに、鉱酸の存在および／または対応する鉱酸塩の製造は、グリコール酸生成物から鉱酸および／または対応する塩を除去する精製ステップを必要としうる。１つの実施形態において、酸安定化グリコロニトリル溶液のｐＨは、グリコロニトリルのグリコール酸への酵素変換（一般的にグリコール酸のアンモニウム塩の形で）前に塩基でより中性のｐＨ範囲（すなわち、約６〜約８のｐＨ）に調節される。
【００４６】
（一般方法）
以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すために提供されている。当業者によって評価されるように、以下の実施例で開示された方法は、本発明の実施において十分に機能するために発明者によって発見された方法を表し、したがって、その実施のための好ましい様態であるとみなされうる。しかし、当業者は、本開示を踏まえて、開示され、かつ本発明の精神および範囲を逸脱せずに類似または同様の結果をさらに得る特定の実施形態において多くの変更がなされうることを評価する。
【００４７】
すべての試薬および材料は、特に明記しない限り、アルドリッチ・ケミカルズ（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）（ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ））、ＤＩＦＣＯラボラトリーズ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（ミシガン州デトロイト（Ｄｅｔｒｏｉｔ，ＭＩ））、ＧＩＢＣＯ／ＢＲＬ（メリーランド州ゲイサーズバーグ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ））、またはシグマ／アルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ｓｉｇｍａ／Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミズーリ州セントルイス（Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））から入手した。
【００４８】
明細書における略語は、測定単位、方法、特性、または化合物に以下の通り対応する。すなわち、「ｓｅｃ」は秒を意味し、「ｍｉｎ」は分を意味し、「ｈ」または「ｈｒ」は時間を意味し、「ｃｍ」はセンチメートルを意味し、「ｍｍ」はミリメートルを意味し、「μＬ」はマイクロリットルを意味し、「ｍＬ」はミリリットルを意味し、「Ｌ」はリットルを意味し、「ｍＭ」はミリモルを意味し、「Ｍ」はモルを意味し、「ｍｍｏｌ」はミリモルを意味し、「ｗｔ」は重量を意味し、「ｗｔ％」は重量パーセントを意味し、「ｇ」はグラムを意味し、「ｄ」はｇ／ｍＬでの密度を意味し、「ｋＰａ」はキロパスカルを意味し、「ＩＤ」は内径を意味し、「ＯＤ」は外径を意味し、かつ「ＨＰＬＣ」は高性能クロマトグラフィーを意味する。
【００４９】
（分析方法）
（ＨＰＬＣ分析）
反応生成物混合物を以下のＨＰＬＣ法によって分析した。反応混合物のアリコート（０．０１ｍＬ）を水１．５０ｍＬに添加し、ＨＰＬＣ（ＨＰＸ ８７Ｘカラム、３０ｃｍ×７．８ｍｍ、０．０１ ＮＨ2ＳＯ4移動相、５０℃下、流量１．０ｍＬ／分、１０μＬ注入体積、ＲＩ検出器、分析時間２０分）によって分析した。アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ）から購入した市販のグリコロニトリルを使用して一連の濃度でのグリコロニトリルについて方法を較正した。
【００５０】
（量的13Ｃ ＮＭＲ分析）
量的13Ｃ ＮＭＲスペクトルを４００ＭＨｚで作動するバリアン・ユニティー・イノバ（Ｖａｒｉａｎ Ｕｎｉｔｙ Ｉｎｏｖａ）分光計（バリアン社（Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｃ.））、カリフォルニア州パロアルト（Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ、ＣＡ））を使用して得た。Ｄ2Ｏ ０．５ｍＬとともに反応生成物３．０ｍＬを１０ｍｍＮＭＲ管に取ることによって試料を調製した。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは一般的に１００ｐｐｍ、１２８Ｋポイント、および９０度パルス（ｐｗ９０＝５６ｄｂのトランスミッタ出力で１０．７マイクロ秒）で配置したトランスミッタで２６ｋＨｚのスペクトル幅を使用して獲得された。最長の１３Ｃ Ｔ１（２３秒）は、ＧＬＮニトリル炭素と関連し、総リサイクル時間はこの値の１０倍以上にセットされた（リサイクル遅延ｄ１＝２４０秒、捕捉時間＝２．５２秒）。３６０スキャンの信号加算平均は２６．３時間の総実験時間を示した。核オーバーハウザー効果（ＮＯＥ）は、捕捉時間（ａｔ）中のみ切断するワルツ（Ｗａｌｔｚ）変調１Ｈで開閉することによって抑制された。
【実施例】
【００５１】
（比較例Ａ）
（予熱０％のホルムアルデヒド）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１４ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）１．５６ｇを反応管に配置し、残りを連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００５２】
攪拌器を備えた反応管を５５℃で維持した油槽内に配置した。次いで、反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．００ｍＬ／時。
【００５３】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００５４】
図１は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは、δ４８および１１９ｐｐｍ前後で主なグリコロニトリル13Ｃ共鳴を示す。未反応ホルムアルデヒドにはδ８０−９０ｐｐｍ前後、および未反応ホルムアルデヒド由来の他の副産物種にはδ６０ｐｐｍ前後の実質的な共鳴も認められる。
【００５５】
（実施例１）
（予熱９０％のホルムアルデヒド）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人）およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１６ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）１．５６ｇを反応管に配置し、残りを連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００５６】
攪拌器を備えた反応管を５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ（約１．６ｍｍ）×０．０４０’’ＩＤ（約１．０２ｍｍ））を１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．００ｍＬ／時。
【００５７】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０８ｍＬ付加して急冷した。
【００５８】
図２は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。再度、δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。しかし、未反応ホルムアルデヒドに対する図１で明らかなδ８０−９０ｐｐｍ前後の共鳴は図２において著しく低下している。しかし、未反応ホルムアルデヒド由来の副産物に対するδ６０ｐｐｍ前後の共鳴が残存しているが、それはおそらく初期ホルムアルデヒド反応器装填による。
【００５９】
（実施例２）
（予熱１００％のホルムアルデヒド連続的供給）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人）およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１４ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）を連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００６０】
攪拌器を備えた反応管に水３．４ｇ中ＨＣＮ０．１８ｇの混合物を充填し、次いで５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ×０．０４０’’ＩＤ）を１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００６１】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００６２】
図３は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が図３で明らかであるが、不純物のレベルは実質的に図１および図２で確認されるレベルから削減されている。
【００６３】
（実施例３）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（１０−１５％メタノール、アクロス・オルガニクス（Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ）、ニュージャージー州モリスプレーンズ（Ｍｏｒｒｉｓ Ｐｌａｉｎｓ，ＮＪ））およそ１４．２０ｇを水８．７８ｇおよび１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ ０．１４ｍＬと混合した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）を連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００６４】
攪拌器を備えた反応管に水３．４ｇ中ＨＣＮ０．１８ｇの混合物を充填し、次いで５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ×０．０４０’’ＩＤ）ｓを１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．２１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００６５】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００６６】
図４は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。再び、δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が図４で明らかであるが、不純物のレベルは実質的に図１および図２で確認されるレベルから削減されている。図４は、実施例３において使用されたホルマリン供給からメタノールに対してδ４９ｐｐｍでの共鳴も明らかに示す。
【００６７】
（実施例４−８）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
実施例４−８において、以下のグリコロニトリル合成手順を別々に５回反復した。
【００６８】
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．５６ｍＬを（７ｗｔ％〜８ｗｔ％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液２１８．０ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給ために使用した。
【００６９】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水３５．５ｇ中ＨＣＮ３．３ｇの混合物を充填し、より低い位置の攪拌プレートおよびラボジャックアセンブリの上部の２０℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ３６インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ（約３．１８ｍｍ）×０．０８５’’ＩＤ（約２．１６ｍｍ））をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に１２０℃に加熱し、加熱ホルムアルデヒド供給の流れを最初にホルムアルデヒド供給ラインの出口からの２相の流れを観察することによって確立した。ホルムアルデヒド供給ラインからの２相の流れの確立後、反応管を上げてホルムアルデヒド供給を直接、液体反応混合物へ導入した。次いで、攪拌プレート、水槽、およびラボジャックアセンブリを適宜に上げて反応混合物を提供し、反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。
【００７０】
反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を８２．４ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を９２．７ｍＬ／時。
【００７１】
２．０時間後、供給を停止し、反応管、水槽、攪拌プレート、およびラボジャックアセンブリを下げてホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％グリコール酸（７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標））、本願特許出願人、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））の水溶液１．３ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。
【００７２】
各々のグリコロニトリル反応生成物溶液を個別に濃縮し、過剰な未反応ＨＣＮおよびメタノールをホルムアルデヒドの市販供給源から除去した。濃縮ステップを６０−７０℃で外部油槽を使用して軽い加熱で真空下に実行した。
【００７３】
各々の濃縮グリコロニトリル生成物溶液の重量を記録し、グリコロニトリル濃度をＨＰＬＣによって測定した。
【００７４】
実施例４−８で使用した条件、および結果として生じるＧＬＮ収量が表１に報告されている。
【００７５】
【表１】
【００７６】
実施例４−８で製造された５つの濃縮グリコロニトリル生成物溶液を複合生成物試料へ複合し、量的13ＣＮＭＲ分析を複合試料で実行し、製造されたグリコロニトリルの純度を測定した。図５は、複合試料の13ＣＮＭＲスペクトルを示す。量的13ＣＮＭＲ分析は、グリコロニトリル生成物の純度が複合試料において９９．９％を上回ることを示した。
【００７７】
（実施例９）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．２７ｍＬを（７％〜８ｗｔ％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液５４．５ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給ために使用した。
【００７８】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水１０．３ｇ中ＨＣＮ０．２９ｇの混合物を充填し、攪拌プレートの上部の２５℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ×０．０８５’’ＩＤ）をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に１５０℃に加熱し、加熱ホルムアルデヒド供給の流れを最初にホルムアルデヒド供給ラインの出口からの２相の流れを観察することによって確立した。ホルムアルデヒド供給ラインからの２相の流れの確立後、ホルムアルデヒド供給ラインの末端を液体反応混合物へ直接配置した。反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を７．０２ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００７９】
２．０時間後、供給を停止し、ホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標）グリコール酸０．０６０ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。
【００８０】
図６は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【００８１】
（実施例１０）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．４０ｍＬを（７％〜８％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液５８．０ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給のために使用した。
【００８２】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水１０．３ｇ中ＨＣＮ０．２９ｇの混合物を充填し、攪拌プレートの上部の２５℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ２４インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ×０．０８５’’ＩＤ）をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に９０℃に加熱した。反応管の外側で加熱ホルムアルデヒド供給の確立後、ホルムアルデヒド供給ラインの末端を液体反応混合物へ直接配置した。反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を７．０２ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００８３】
２．０時間後、供給を停止し、ホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標）グリコール酸０．１０ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３−４でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。図７は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、比較例Ａから結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは、δ４８および１１９ｐｐｍ前後で主なグリコロニトリル13Ｃ共鳴を示す。未反応ホルムアルデヒドにはδ８０−９０ｐｐｍ前後、および未反応ホルムアルデヒド由来の他の副産物種にはδ６０ｐｐｍ前後の実質的な共鳴も認められる。
【図２】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例１から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。未反応ホルムアルデヒドに対する図１で明らかなδ８０−９０ｐｐｍ前後の共鳴は図２において著しく低下している。しかし、未反応ホルムアルデヒド由来の副産物に対するδ６０ｐｐｍ前後の共鳴が残存しているが、それはたぶん初期ホルムアルデヒド反応器装填による。
【図３】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例２から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴は図３において明らかであるが、不純物のレベルは図１および図２において確認されるレベルから実質的に削減される。
【図４】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例３から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴は図４において明らかであるが、不純物のレベルは図１および図２において確認されるレベルから実質的に削減される。図４は、実施例３において使用されるホルマリン供給からのメタノールに対するδ４９ｐｐｍでの共鳴をも明らかに示す。
【図５】量的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例４−８で調製された５つの濃縮グリコロニトリル試料を混合することによって製造される複合試料の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。量的13Ｃ ＮＭＲ分析を複合試料で行い、製造されたグリコロニトリルの純度を測定した。
【図６】実施例９において製造されるグリコロニトリル生成物の純度を質的に示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図７】実施例１０において製造されるグリコロニトリル生成物の純度を質的に示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／６３８１２７号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、ホルムアルデヒドおよびシアン化水素からグリコロニトリルを合成する化学方法に関する。より具体的には、実質的に純粋なグリコロニトリルを製造する方法が、予熱ホルムアルデヒドをシアン化水素と反応させることによって提供される。
【背景技術】
【０００３】
グリコロニトリル（ＨＯＣＨ2ＣＮ、ＣＡＳ登録番号１０７−１６−４）は、ニトリラーゼ活性またはニトリルヒドラターゼおよびアミダーゼ活性の組合せを有する触媒を使用するグリコール酸に酵素的に変換されうるα−ヒドロキシニトリルである。グリコール酸（ＨＯＣＨ2ＣＯ2Ｈ、ＣＡＳ登録番号は７９−１４−１）は、カルボン酸のα−ヒドロキシ酸ファミリーの最も単純なメンバーである。その特性は、井戸改修、皮革工業、およびオイルやガス工業、洗濯および繊維工業における使用、およびスキンクリームのようなパーソナルケア製品の成分としての使用を含む広範囲の消費者および工業用途のために理想的である。グリコール酸は、さまざまな工業（乳および食品加工器具洗浄剤、家庭および工業用洗浄剤、工業洗浄剤［輸送器具、石造、プリント基板、ステンレス鋼ボイラーおよび加工器具、冷却塔／熱交換器用］、および金属加工［金属酸洗い、銅光沢、エッチング、電気メッキ、電気研磨用］における洗浄剤の主成分でもある。
【０００４】
グリコロニトリルはアミノニトリルの調製における多用途の中間体でもあるが、アミノニトリルも同様に、アミノカルボン酸化合物の調製において有用である。例えば、米国特許公報（特許文献１）は、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）の製造のためのアミノニトリル前駆体の調製におけるグリコロニトリルの使用を開示し、米国特許公報（特許文献２）は、２−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ＨＥＩＤＡ）の合成におけるグリコロニトリルの使用を開示している。ＥＤＴＡおよびＨＥＩＤＡは界面活性剤組成物の成分としてのキレート化剤として有用である。（特許文献３）は、ニトリロ三酢酸のアルカリ金属塩の合成におけるグリコロニトリルの使用を記載している。また、グリコロニトリルは、米国特許公報（特許文献４）に開示されたグリシンへ変換されうるグリシノニトリルの前駆体として使用されうる。グリシンは加工肉および飲料における添加剤として、かつ市販の重要な除草剤、Ｎ−（ホスホノメチル）グリシンの原材料として広く使用され、また米国特許公報（特許文献５）に記載されている通り、その一般名グリホサートによって周知である。
【０００５】
微生物触媒は、対応するアミドの中間生成はないニトリラーゼ（ＥＣ３．５．５．７）を使用し（式１）、または、ニトリルヒドラターゼ（ＮＨａｓｅ）が最初にニトリルをアミドに変換し、次いでアミドがその後にアミダーゼによって対応するカルボン酸に変換されるニトリルヒドラターゼ（ＥＣ４．２．１．８４）とアミダーゼ（ＥＣ３．５．１．４）との酵素の組合せによって（式２）、ニトリル（例えば、グリコロニトリル）を直接、対応するカルボン酸（例えば、グリコール酸）に加水分解しうる。
【０００６】
【化１】
【０００７】
グリコール酸の酵素合成は、グリコロニトリルの実質的に純粋な形態を必要とする。ホルムアルデヒドおよびシアン化水素の水溶液を反応させることによってグリコロニトリルを合成する方法が以前に報告されている（米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）、および米国特許公報（特許文献４）、式３）。
（３）ＨＣＮ＋ＨＣＨＯ → ＨＯＣＨ2ＣＮ
【０００８】
ホルムアルデヒドの濃縮水溶液（例えば、商業的にホルマリンとして周知の３７ｗｔ％溶液）は一般に、遊離ホルムアルデヒドおよびホルムアルデヒドのさまざまなオリゴマー（例えば、パラホルムアルデヒドおよびトリクスオキシメチレン）からなる。ホルムアルデヒドオリゴマーの存在は、グリコロニトリルへの全体的な変換に影響を及ぼしうる。したがって、ホルムアルデヒドオリゴマーをシアン化水素と反応させる前に供給流れにおいてより遊離したホルムアルデヒドへ変換するホルムアルデヒドを前処理する方法が、グリコロニトリルの収量を増加させ、オリゴマーから生成される望ましくない二次生成物の変換を減少させる。
【０００９】
ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）（米国特許公報（特許文献６））は、酸性化合物の存在下にシアン化水素およびホルムアルデヒドを反応させた後、減圧下の蒸留（約１２５℃下に行われる真空蒸留ステップ）によって純粋なグリコロニトリルを得る方法を開示している。反応物質は、好ましくは、「低温で」（すなわち、液体の形でシアン化水素を維持する２６℃未満）で混合される。また、米国特許公報（特許文献６）には１）グリコロニトリルが周囲温度下に分解し、かつ２）塩基と接触したグリコロニトリルは周囲温度下に数時間以内に激しく分解する。ヤコブソンは、シアン化水素と反応させる前に濃縮水性ホルムアルデヒド供給の前処理を開示していない。
【００１０】
セクストン（Ｓｅｘｔｏｎ）（米国特許公報（特許文献７））は、ホルムアルデヒドがＨＣＮの水溶液に供給されるグリコロニトリルを調製する方法を開示している。反応は「有効な還流または閉鎖圧力系により、１００℃の高温を可能にする反応により」実行される。しかし、ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）に記載されている通り、グリコロニトリルは室温下に分解する。１００℃という高温で実行される反応は、結果としてグリコロニトリルの分解の増大をもたらすことが予想される。ヤコブソン（Ｊａｃｏｂｓｏｎ）と同様、セクストン（Ｓｅｘｔｏｎ）は、シアン化水素と反応させる前にホルムアルデヒドを前処理する方法を記載していない。
【００１１】
クレン（Ｃｕｌｌｅｎ）ら（米国特許公報（特許文献８））は、グリコロニトリルからイミノジアセトニオリルを製造する方法を開示している。本引例は、適切な酸および塩基により、ホルムアルデヒドのｐＨを約３超、好ましくは、約５−７、最も好ましくは、約５．５に維持することによって方法（バッチまたは連続的のいずれか）においてグリコロニトリルがいかに形成されうるかを記載している。次いで、ホルムアルデヒドは、約２０〜８０℃の温度範囲、好ましくは、約３０℃下にシアン化水素と反応させ、グリコロニトリルを形成する。しかし、本実施例において示されている通り、クレン（Ｃｕｌｌｅｎ）らで規定された条件内で実行される反応は、結果として反応時間の２時間後に大量の未反応ホルムアルデヒドをもたらす。
【００１２】
上記の方法のすべてにより、二次生成物（不純物）の一部を除去する蒸留精製など一般的に大規模な加工ステップを必要とするグリコロニトリルの純度が得られる。未反応ホルムアルデヒドなどグリコロニトリルに存在する不純物の多くは、酵素触媒を不活性化することによるグリコール酸への酵素変換を阻害することが報告されている（本明細書で全体として参照により援用される、米国特許公報（特許文献９）、米国特許公報（特許文献１０）、および米国特許公報（特許文献１１））。
【００１３】
解決すべき課題は、実質的に純粋な反応生成物を製造する条件下にホルムアルデヒドおよびシアン化水素を反応させることによってグリコロニトリルを製造する方法の欠如である。具体的には、未反応ホルムアルデヒド（グリコロニトリルをグリコール酸に変換する場合に酵素不活性化と関連した不純物の１つ）の量を削減し、反応後精製ステップの数を最小限に抑える方法が欠如していることである。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，２０８，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８１７，６１３号明細書
【特許文献３】フランス特許第１５７５４７５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／００４００８５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７５９，５４９号明細書
【特許文献６】米国特許第２，１７５，８０５号明細書
【特許文献７】米国特許第２，８９０，２３８号明細書
【特許文献８】米国特許第５，１８７，３０１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，７５６，３０６号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，５０８，１８１号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，０３７，１５５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（ａ）測定可能な時間に約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れを提供するステップと、
（ｂ）（ａ）の加熱された水性物を供給する流れをグリコニロトリル合成に適切な温度でシアン化水素を接触させ、それによってグリコロニトリルが製造されるステップと
を含むグリコロニトリルの調製方法が提供される。
【００１６】
１つの実施形態において、本方法によって製造されるグリコロニトリルは回収される。
【００１７】
水性ホルムアルデヒドを供給する流れが加熱される時間の量は、ポリマーアルデヒド不純物が、加熱水性流れをシアン化水素と反応させる前にモノマーホルムアルデヒドへ実質的に分解される限り変動しうる。１つの実施形態において、水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、約１０秒〜約２４時間の時間、約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される。別の実施形態において、加熱の期間は約３０秒〜約６時間でありうる。この方法はさらに、ＮａＯＨまたはＫＯＨなど塩基の触媒量の付加を含んで成り、高分子量ポリマーホルムアルデヒドの低分子量およびモノマーのホルムアルデヒドへの変換を加速させる。さらなる実施形態において、加熱ホルムアルデヒドは直ちに反応器に供給され、シアン化水素と反応される。
【００１８】
加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、グリコロニトリル合成のために適切な温度でシアン化水素を前充填した反応室に直ちに供給される。１つの実施形態において、反応温度は、グリコロニトリル分解を最小限に抑えるために一般的に約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００１９】
本発明の追加の実施形態は、約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％メタノール、または約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％メタノールをさらに含む水性ホルムアルデヒドを供給する流れを含む。この方法はさらに、グリコール酸を水性グリコロニトリルに添加し、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持するステップを含む。結果として生じる生成物は回収、単離、および／または精製されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上記の課題は、他の方法によって得られるよりも不純物、特に未反応遊離ホルムアルデヒドが大幅に少ないグリコロニトリルを含む水溶液を製造する方法を提供することによって解決されている。具体的には、水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、シアン化水素との反応前に加熱処理される。反応によりきわめて高いホルムアルデヒド変換および少ない付随不純物がもたらされる。
【００２１】
濃縮水性ホルムアルデヒド溶液は一般的にモノマーホルムアルデヒド（反応のために所望の基質である「遊離ホルムアルデヒド」）およびホルムアルデヒドのオリゴマーからなる。ホルムアルデヒド供給流れの予熱は、結果として生じるグリコロニトリル生成物の純度を改善する。ホルムアルデヒドのシアン化水素との反応は温度制御され、グリコロニトリル分解を最小限に抑える。形成される反応生成物は、水性ホルムアルデヒドを供給する流れを予熱せずに得られる反応生成物と比べると、グリコロニトリルおよび大幅に少ない未反応ホルムアルデヒドを含む。
【００２２】
結果として生じるグリコロニトリル溶液は（蒸留精製など）少ない反応後精製ステップを必要とし、グリコール酸の酵素合成など純度の一定レベルを必要とする使用に適切であるグリコロニトリルを製造する費用を削減する。また、グリコール酸の酵素合成に使用されるグリコロニトリル水溶液における未反応ホルムアルデヒドの量の削減は、酵素触媒の寿命（すなわち、リサイクル反応の数）を拡大する。これは触媒の生産性を改善し、グリコール酸を調製する費用を削減する。本発明は、精製なしに酵素変換のために直接使用されうるグリコロニトリル生成物をもたらし、グリコール酸を製造する費用を大幅に削減する。
【００２３】
水性ホルムアルデヒド（濃度が約５ｗｔ％〜約７０ｗｔ％、好ましくは、約２０ｗｔ％〜約５５ｗｔ％）は、約３５℃〜約２００℃、好ましくは、約９０℃〜約１５０℃に加熱される。加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れは、グリコロニトリル合成に適切な温度でシアン化水素を前充填した反応室に直ちに供給される。本明細書で使用される「グリコロニトリル合成に適切な温度」という語は、シアン化水素および加熱処理ホルムアルデヒドを反応させるために適切な範囲の反応温度を記載するために使用される。１つの実施形態において、反応温度は、一般的にグリコロニトリルの分解を最小限に抑えるために約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は、約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００２４】
加熱水性ホルムアルデヒドおよびシアン化水素は、確実に１）シアン化水素がわずかに過剰であり（添加されたホルムアルデヒドの量と比べて少なくとも１％過剰、好ましくは、少なくとも１０％過剰）、かつ２）全体的な反応温度がグリコロニトリル合成に適切な温度で維持される速度で反応混合物に添加される。グリコロニトリルの結果として生じる水溶液は相当に純粋であり（すなわち、未反応ホルムアルデヒドがあまりない）、反応後精製をあまり必要としない。
【００２５】
別の実施形態において、形成される水性グリコロニトリル反応生成物は、グリコール酸への酵素変換前に反応後精製を必要としない。
【００２６】
（定義）
本開示において、多くの用語および略語が使用される。以下の定義が、別段の規定がない限り適用される。
【００２７】
本明細書で使用される「を含む」は、請求の範囲において言及された規定された特徴、整数、ステップ、または成分の存在を意味するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、成分、またはそれのグループの存在または付加を排除することはない。
【００２８】
本明細書で使用される、使用される発明の成分または反応物質の量を修正する「約」という語は、例えば、現状で濃縮物製造または溶液使用のために使用される典型的な測定および液体処理手順を通じて、これらの手順における不注意による誤りを通じて、組成物を製造し、または方法を実行するなどために使用される成分の製造、供給源、または純度の差異を通じて生じる数量のばらつきを指す。「約」という語は、特定の初期混合物に由来する組成物に対する異なる平衡条件により異なる量をも包含する。「約」という語によって修正されているかどうかに関係なく、請求の範囲は、量の同等物を含む。１つの態様において、「約」という語は、記載された数値の２０％以内、さらに好ましくは、５％以内を意味する。
【００２９】
「グリコロニトリル」という語は「ＧＬＮ」と略され、ヒドロキシアセトニトリル、２−ヒドロキシアセトニトリル、ヒドロキシメチルニトリル、およびＣＡＳ登録番号１０７−１６−４の他のすべての同義語と同義である。
【００３０】
「グリコール酸」という語は「ＧＬＡ」と略され、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシエタン酸と同義であり、ＣＡＳ登録番号７９−１４−１の他のすべての同義語である。本方法によって製造されるグリコール酸は、プロトン化したカルボン酸および／または対応するアンモニウム塩の形でありうる。
【００３１】
本明細書で使用される「ホルムアルデヒド」という語は「ＦＡ」と略され、ギ酸アルデヒド、メチルアルデヒド、オキソメタンと同義であり、ＣＡＳ登録番号５０−００−０の他のすべての同義語である。市販のホルムアルデヒドは一般的にモノマーホルムアルデヒド（「遊離ホルムアルデヒド」）およびホルムアルデヒドのさまざまなオリゴマーからなる。本明細書で使用される「遊離ホルムアルデヒド」は、モノマーホルムアルデヒドを指す。
【００３２】
「シアン化水素」という語は、青酸、シアン化水素酸、およびＣＡＳ登録番号２００−８２１−６の他のすべての同義語である。
【００３３】
本明細書で使用される「熱処理」、「加熱処理」、「ホルムアルデヒド供給流れの加熱」、「予熱ホルムアルデヒド」、および「加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れ」という語は、ホルムアルデヒド水溶液をシアン化水素と反応させる前に測定可能時間、所定温度にかける方法を記載するために使用される。熱処理の温度および期間は、加熱ホルムアルデヒド供給流れにおけるモノマーホルムアルデヒドの量を最適化するために選択される。１つの実施形態において、水性ホルムアルデヒド溶液は、約３５℃〜約２００℃，好ましくは、約７５℃〜約１５０℃、より好ましくは、約９０℃〜約１５０℃、かつ最も好ましくは、約１００℃〜約１２５℃の温度で、約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約１０秒〜約６時間、より好ましくは、約１０秒〜約２０分、かつ最も好ましくは、約２分〜約１０分の測定可能な時間、加熱処理される。１つの実施形態において、塩基触媒の存在下、熱処理時間は約２分〜約１０分である。加熱ホルムアルデヒド直ちに反応器に供給され、シアン化水素と反応される。
【００３４】
本明細書で使用される「直ちに反応器に供給される」および「加熱ホルムアルデヒドを直ちに添加する」という語は、熱処理期間の終了とシアン化水素との反応の開始との時間、一般的に約２４時間未満、好ましくは、約１時間未満、より好ましくは、約１５分未満、最も好ましくは、約５分未満を記載するために使用される。場合により、熱処理期間の終了とシアン化水素反応の開始との間の時間は約２４時間を上回りうる。
【００３５】
（適切な反応条件）
本方法では、ホルムアルデヒドおよびシアン化水素を反応させることによって水性グリコロニトリルを製造する方法が記載される。ホルムアルデヒドはシアン化水素と反応させる前に加熱され、グリコロニトリルを製造する。ホルムアルデヒドの開始濃度は一般に約５ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の水溶液である。１つの実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは、約２０ｗｔ％〜約５５ｗｔ％ホルムアルデヒドからなる。別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約３７ｗｔ％ホルムアルデヒドからなる。ホルムアルデヒド供給流れは、場合により、約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％（一般的に６−８ｗｔ％）メタノール（一般的に約３７ｗｔ％溶液で存在する添加剤［すなわち、ホルマリン］として）から成りうる。
【００３６】
塩基触媒（ＫＯＨ、ＮａＯＨ等）は、水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱する前にホルムアルデヒド水溶液に添加されうる。本明細書で例示される通り、水酸化ナトリウムは、ホルムアルデヒド供給流れを加熱する前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れに添加されうる。１つの実施形態において、加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れにおけるＮａＯＨ：ホルムアルデヒドのモル比は約１：５０〜約１：２０００である。別の実施形態において、加熱水性ホルムアルデヒドを供給する流れにおけるＮａＯＨ；ＨＣＨＯのモル比は約１：１００〜約１：２０００である。
【００３７】
ホルムアルデヒド供給流れは、測定可能な時間、約３５℃〜約２００℃の温度に加熱される。１つの実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約７５℃〜約１５０℃の温度に加熱される。別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される。さらに別の実施形態において、ホルムアルデヒド供給流れは約１００℃〜約１２５℃の温度に加熱される。本明細書で使用される「測定可能な時間」という語は、ホルムアルデヒド供給流れが規定温度に過熱される時間の量を指示するために使用される。ホルムアルデヒドが加熱処理される時間の最適な長さは容易に決定されうるとともに、熱処理システムおよび反応器の特定のデザインと組合せて選択温度によって調節されうる。熱処理の長さは、加熱供給流れにおけるモノマーホルムアルデヒドの量を最大限にするように選択される。モノマーホルムアルデヒドはシアン化水素と反応し、実質的により少ない不純物（すなわち、未反応ホルムアルデヒドおよびホルムアルデヒドのポリマー形態と関連した不純物）を有するグリコロニトリル溶液を生成する。一般的に、熱処理期間は約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約１０秒〜約６時間、より好ましくは、約１０秒〜約２０分、かつ最も好ましくは、約２分〜約１０分でありうる。１つの実施形態において、熱処理時間は塩基触媒の存在下に約２分〜約１０分である。次いで、加熱ホルムアルデヒドは直ちに反応室に供給される。
【００３８】
シアン化水素供給流れは一般的に反応室へのホルムアルデヒド添加量に対してシアン化水素のわずかなモル過剰を維持するのに十分な速度で添加される。１つの実施形態において、ホルムアルデヒドに対するシアン化水素のモル比は、少なくとも約１．０１：１、好ましくは、約１０：１以下である。別の実施形態において、ホルムアルデヒドに対するＨＣＮのモル比は、約１．０１：１、より好ましくは、約２：１以下である。さらなる実施形態において、ホルムアルデヒドに対するＨＣＮのモル比は約１．０５：１〜約１．１５：１である。
【００３９】
反応室の温度は、グリコロニトリル分解を最小限に抑えるために一般的に約７０℃以下である。別の実施形態において、反応温度は、約−２０℃〜約７０℃、好ましくは、約０℃〜約７０℃、より好ましくは、約０℃〜約５５℃、さらにより好ましくは、約１０℃〜約３０℃、かつ最も好ましくは、約２０℃〜約２５℃である。
【００４０】
大気圧はホルムアルデヒドおよびシアン化水素の反応を行うために十分であり、したがって約０．５〜約１０大気圧（５０．７ｋＰａ〜１０１３ｋＰａ）が好ましい。２０，０００ｋＰａ以上の高い圧力は必要に応じて使用されうるが、それによって得られる利点はおそらくかかる操作の費用増大を正当化しないであろう。
【００４１】
グリコロニトリル合成反応室におけるｐＨは約３〜約１０、好ましくは、約５〜約８である。
【００４２】
本グリコロニトリル合成反応は連続的、バッチ、またはフェドバッチ様式で実行されうる。フェドバッチ反応は一般的に約１０秒〜約２４時間、好ましくは、約３０分〜約８時間、より好ましくは、約０．５時間〜約４時間実行される。
【００４３】
（分析方法）
いくつか例を挙げれば、沈殿、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）、質量分析（ＭＳ）、量的13Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）、およびキャピラリー電気泳動（ＣＥ）を含むが、これらに限定されない、さまざまな分析方法が本方法において使用され、反応物質および生成物を分析することができる。
【００４４】
（反応後回収、単離、および／または精製）
本方法では、遊離（モノマー）ホルムアルデヒドが大幅に少ないグリコロニトリルが製造される。１つの実施形態において、グリコロニトリルは、酵素的にグリコール酸へ変換される（一般的にグリコール酸アンモニウムの形で）前に追加の精製／単離／回収ステップを必要としない。別の実施形態において、本方法によって製造されるグリコロニトリルは、蒸留、結晶化、および溶媒抽出を含むが、これらに限定されない方法を使用して精製、単離、および／または回収されうる。
【００４５】
（酸性条件下のグリコロニトリルの安定化）
１つの実施形態において、鉱酸（例えば、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、またはＨ3ＰＯ4）が、本発明によって得られるグリコロニトリル混合物に添加され、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持する（グリコロニトリルは塩基条件下に分解することが報告されている）。別の実施形態においては、グリコール酸が本方法によって得られるグリコロニトリル混合物に添加され、グリコロニトリルのｐＨを７未満に維持する。さらなる実施形態において、グリコール酸添加の量は、約６未満、好ましくは、約５未満、より好ましくは、約４未満、かつ最も好ましくは、約３．５未満のグリコロニトリルのｐＨを維持するために十分である。グリコール酸による安定化は、グリコロニトリルがその後に酵素触媒を使用してグリコール酸に変換される場合に好ましい実施形態である。この場合にｐＨを調節するグリコール酸の使用は、鉱酸の添加を回避し、ここで、グリコロニトリルのグリコール酸への変換とともに、鉱酸の存在および／または対応する鉱酸塩の製造は、グリコール酸生成物から鉱酸および／または対応する塩を除去する精製ステップを必要としうる。１つの実施形態において、酸安定化グリコロニトリル溶液のｐＨは、グリコロニトリルのグリコール酸への酵素変換（一般的にグリコール酸のアンモニウム塩の形で）前に塩基でより中性のｐＨ範囲（すなわち、約６〜約８のｐＨ）に調節される。
【００４６】
（一般方法）
以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すために提供されている。当業者によって評価されるように、以下の実施例で開示された方法は、本発明の実施において十分に機能するために発明者によって発見された方法を表し、したがって、その実施のための好ましい様態であるとみなされうる。しかし、当業者は、本開示を踏まえて、開示され、かつ本発明の精神および範囲を逸脱せずに類似または同様の結果をさらに得る特定の実施形態において多くの変更がなされうることを評価する。
【００４７】
すべての試薬および材料は、特に明記しない限り、アルドリッチ・ケミカルズ（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）（ウィスコンシン州ミルウォーキー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ））、ＤＩＦＣＯラボラトリーズ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（ミシガン州デトロイト（Ｄｅｔｒｏｉｔ，ＭＩ））、ＧＩＢＣＯ／ＢＲＬ（メリーランド州ゲイサーズバーグ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ））、またはシグマ／アルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ｓｉｇｍａ／Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミズーリ州セントルイス（Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））から入手した。
【００４８】
明細書における略語は、測定単位、方法、特性、または化合物に以下の通り対応する。すなわち、「ｓｅｃ」は秒を意味し、「ｍｉｎ」は分を意味し、「ｈ」または「ｈｒ」は時間を意味し、「ｃｍ」はセンチメートルを意味し、「ｍｍ」はミリメートルを意味し、「μＬ」はマイクロリットルを意味し、「ｍＬ」はミリリットルを意味し、「Ｌ」はリットルを意味し、「ｍＭ」はミリモルを意味し、「Ｍ」はモルを意味し、「ｍｍｏｌ」はミリモルを意味し、「ｗｔ」は重量を意味し、「ｗｔ％」は重量パーセントを意味し、「ｇ」はグラムを意味し、「ｄ」はｇ／ｍＬでの密度を意味し、「ｋＰａ」はキロパスカルを意味し、「ＩＤ」は内径を意味し、「ＯＤ」は外径を意味し、かつ「ＨＰＬＣ」は高性能クロマトグラフィーを意味する。
【００４９】
（分析方法）
（ＨＰＬＣ分析）
反応生成物混合物を以下のＨＰＬＣ法によって分析した。反応混合物のアリコート（０．０１ｍＬ）を水１．５０ｍＬに添加し、ＨＰＬＣ（ＨＰＸ ８７Ｘカラム、３０ｃｍ×７．８ｍｍ、０．０１ ＮＨ2ＳＯ4移動相、５０℃下、流量１．０ｍＬ／分、１０μＬ注入体積、ＲＩ検出器、分析時間２０分）によって分析した。アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ）から購入した市販のグリコロニトリルを使用して一連の濃度でのグリコロニトリルについて方法を較正した。
【００５０】
（量的13Ｃ ＮＭＲ分析）
量的13Ｃ ＮＭＲスペクトルを４００ＭＨｚで作動するバリアン・ユニティー・イノバ（Ｖａｒｉａｎ Ｕｎｉｔｙ Ｉｎｏｖａ）分光計（バリアン社（Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｃ.））、カリフォルニア州パロアルト（Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ、ＣＡ））を使用して得た。Ｄ2Ｏ ０．５ｍＬとともに反応生成物３．０ｍＬを１０ｍｍＮＭＲ管に取ることによって試料を調製した。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは一般的に１００ｐｐｍ、１２８Ｋポイント、および９０度パルス（ｐｗ９０＝５６ｄｂのトランスミッタ出力で１０．７マイクロ秒）で配置したトランスミッタで２６ｋＨｚのスペクトル幅を使用して獲得された。最長の１３Ｃ Ｔ１（２３秒）は、ＧＬＮニトリル炭素と関連し、総リサイクル時間はこの値の１０倍以上にセットされた（リサイクル遅延ｄ１＝２４０秒、捕捉時間＝２．５２秒）。３６０スキャンの信号加算平均は２６．３時間の総実験時間を示した。核オーバーハウザー効果（ＮＯＥ）は、捕捉時間（ａｔ）中のみ切断するワルツ（Ｗａｌｔｚ）変調１Ｈで開閉することによって抑制された。
【実施例】
【００５１】
（比較例Ａ）
（予熱０％のホルムアルデヒド）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１４ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）１．５６ｇを反応管に配置し、残りを連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００５２】
攪拌器を備えた反応管を５５℃で維持した油槽内に配置した。次いで、反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．００ｍＬ／時。
【００５３】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００５４】
図１は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは、δ４８および１１９ｐｐｍ前後で主なグリコロニトリル13Ｃ共鳴を示す。未反応ホルムアルデヒドにはδ８０−９０ｐｐｍ前後、および未反応ホルムアルデヒド由来の他の副産物種にはδ６０ｐｐｍ前後の実質的な共鳴も認められる。
【００５５】
（実施例１）
（予熱９０％のホルムアルデヒド）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人）およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１６ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）１．５６ｇを反応管に配置し、残りを連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００５６】
攪拌器を備えた反応管を５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ（約１．６ｍｍ）×０．０４０’’ＩＤ（約１．０２ｍｍ））を１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．００ｍＬ／時。
【００５７】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０８ｍＬ付加して急冷した。
【００５８】
図２は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。再度、δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。しかし、未反応ホルムアルデヒドに対する図１で明らかなδ８０−９０ｐｐｍ前後の共鳴は図２において著しく低下している。しかし、未反応ホルムアルデヒド由来の副産物に対するδ６０ｐｐｍ前後の共鳴が残存しているが、それはおそらく初期ホルムアルデヒド反応器装填による。
【００５９】
（実施例２）
（予熱１００％のホルムアルデヒド連続的供給）
５２ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（＜１％メタノール、本願特許出願人）およそ１０．１８ｇを水１２．８１ｇと混合し、混合物が透明な均一の液体溶液になるまで約４０分間約７６℃にスラリーを加熱した。溶液を周囲温度に冷却させ、均一の液体を残した。次いで、１６．７ｗｔ％水性ＮａＯＨ溶液０．１４ｍＬをホルムアルデヒド溶液に添加した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）を連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００６０】
攪拌器を備えた反応管に水３．４ｇ中ＨＣＮ０．１８ｇの混合物を充填し、次いで５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ×０．０４０’’ＩＤ）を１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．４１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００６１】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００６２】
図３は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が図３で明らかであるが、不純物のレベルは実質的に図１および図２で確認されるレベルから削減されている。
【００６３】
（実施例３）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液（１０−１５％メタノール、アクロス・オルガニクス（Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ）、ニュージャージー州モリスプレーンズ（Ｍｏｒｒｉｓ Ｐｌａｉｎｓ，ＮＪ））およそ１４．２０ｇを水８．７８ｇおよび１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ ０．１４ｍＬと混合した。結果として生じる溶液（２３ｗｔ％ホルムアルデヒド）を連続的ホルムアルデヒド供給に使用した。
【００６４】
攪拌器を備えた反応管に水３．４ｇ中ＨＣＮ０．１８ｇの混合物を充填し、次いで５５℃で維持した油槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／１６’’ＯＤ×０．０４０’’ＩＤ）ｓを１２０℃に加熱し、次いで反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を４．２１ｍＬ／時
２３ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０７ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００６５】
約２．０時間後、供給を停止し、反応管を油槽から除去し、反応混合物を３７ｗｔ％の水性ＨＣｌを０．０７ｍＬ付加して急冷した。
【００６６】
図４は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。再び、δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が図４で明らかであるが、不純物のレベルは実質的に図１および図２で確認されるレベルから削減されている。図４は、実施例３において使用されたホルマリン供給からメタノールに対してδ４９ｐｐｍでの共鳴も明らかに示す。
【００６７】
（実施例４−８）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
実施例４−８において、以下のグリコロニトリル合成手順を別々に５回反復した。
【００６８】
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．５６ｍＬを（７ｗｔ％〜８ｗｔ％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液２１８．０ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給ために使用した。
【００６９】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水３５．５ｇ中ＨＣＮ３．３ｇの混合物を充填し、より低い位置の攪拌プレートおよびラボジャックアセンブリの上部の２０℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ３６インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ（約３．１８ｍｍ）×０．０８５’’ＩＤ（約２．１６ｍｍ））をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に１２０℃に加熱し、加熱ホルムアルデヒド供給の流れを最初にホルムアルデヒド供給ラインの出口からの２相の流れを観察することによって確立した。ホルムアルデヒド供給ラインからの２相の流れの確立後、反応管を上げてホルムアルデヒド供給を直接、液体反応混合物へ導入した。次いで、攪拌プレート、水槽、およびラボジャックアセンブリを適宜に上げて反応混合物を提供し、反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。
【００７０】
反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を８２．４ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を９２．７ｍＬ／時。
【００７１】
２．０時間後、供給を停止し、反応管、水槽、攪拌プレート、およびラボジャックアセンブリを下げてホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％グリコール酸（７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標））、本願特許出願人、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））の水溶液１．３ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。
【００７２】
各々のグリコロニトリル反応生成物溶液を個別に濃縮し、過剰な未反応ＨＣＮおよびメタノールをホルムアルデヒドの市販供給源から除去した。濃縮ステップを６０−７０℃で外部油槽を使用して軽い加熱で真空下に実行した。
【００７３】
各々の濃縮グリコロニトリル生成物溶液の重量を記録し、グリコロニトリル濃度をＨＰＬＣによって測定した。
【００７４】
実施例４−８で使用した条件、および結果として生じるＧＬＮ収量が表１に報告されている。
【００７５】
【表１】
【００７６】
実施例４−８で製造された５つの濃縮グリコロニトリル生成物溶液を複合生成物試料へ複合し、量的13ＣＮＭＲ分析を複合試料で実行し、製造されたグリコロニトリルの純度を測定した。図５は、複合試料の13ＣＮＭＲスペクトルを示す。量的13ＣＮＭＲ分析は、グリコロニトリル生成物の純度が複合試料において９９．９％を上回ることを示した。
【００７７】
（実施例９）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．２７ｍＬを（７％〜８ｗｔ％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液５４．５ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給ために使用した。
【００７８】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水１０．３ｇ中ＨＣＮ０．２９ｇの混合物を充填し、攪拌プレートの上部の２５℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ１２インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ×０．０８５’’ＩＤ）をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に１５０℃に加熱し、加熱ホルムアルデヒド供給の流れを最初にホルムアルデヒド供給ラインの出口からの２相の流れを観察することによって確立した。ホルムアルデヒド供給ラインからの２相の流れの確立後、ホルムアルデヒド供給ラインの末端を液体反応混合物へ直接配置した。反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を７．０２ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００７９】
２．０時間後、供給を停止し、ホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標）グリコール酸０．０６０ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。
【００８０】
図６は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【００８１】
（実施例１０）
（予熱１００％のホルムアルデヒド）
１６．７ｗｔ％の水性ＮａＯＨ溶液およそ０．４０ｍＬを（７％〜８％のメタノールを含有する）３７ｗｔ％のホルムアルデヒド水溶液５８．０ｇに添加した。結果として生じる溶液を連続的ホルムアルデヒド供給のために使用した。
【００８２】
磁気攪拌バーを備えた反応管に最初、水１０．３ｇ中ＨＣＮ０．２９ｇの混合物を充填し、攪拌プレートの上部の２５℃前後で維持した水槽内に配置した。反応フラスコへの入口に直接先行するおよそ２４インチ断面のホルムアルデヒド供給ライン（１／８’’ＯＤ×０．０８５’’ＩＤ）をホルムアルデヒド供給ラインの充填後に９０℃に加熱した。反応管の外側で加熱ホルムアルデヒド供給の確立後、ホルムアルデヒド供給ラインの末端を液体反応混合物へ直接配置した。反応温度を２０−２５℃前後に維持したが、これは氷および／またはドライアイスを外部水槽に定期的に添加することによって達成された。反応物質を各々連続的に約２．０時間にわたって反応管へ以下の通り注ぎ込んだ。
５０ｗｔ％の水性ＨＣＮ溶液（ｄ＝０．８６ｇ／ｍＬ）を７．０２ｍＬ／時
３７ｗｔ％の水性ホルムアルデヒド、上記（ｄ＝１．０９ｇ／ｍＬ）を７．６７ｍＬ／時。
【００８３】
２．０時間後、供給を停止し、ホルムアルデヒド供給ラインを反応生成物から除去した。反応混合物を反応管から除去し、次いで７０％Ｇｌｙｐｕｒｅ（登録商標）グリコール酸０．１０ｍＬの添加によって急冷し、結果としてｐＨ３−４でのグリコロニトリル生成物溶液が生じた。図７は、質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、比較例Ａから結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。13Ｃ ＮＭＲスペクトルは、δ４８および１１９ｐｐｍ前後で主なグリコロニトリル13Ｃ共鳴を示す。未反応ホルムアルデヒドにはδ８０−９０ｐｐｍ前後、および未反応ホルムアルデヒド由来の他の副産物種にはδ６０ｐｐｍ前後の実質的な共鳴も認められる。
【図２】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例１から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。未反応ホルムアルデヒドに対する図１で明らかなδ８０−９０ｐｐｍ前後の共鳴は図２において著しく低下している。しかし、未反応ホルムアルデヒド由来の副産物に対するδ６０ｐｐｍ前後の共鳴が残存しているが、それはたぶん初期ホルムアルデヒド反応器装填による。
【図３】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例２から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴は図３において明らかであるが、不純物のレベルは図１および図２において確認されるレベルから実質的に削減される。
【図４】質的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例３から結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。δ４８および１１９ｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴が確認される。δ４８および１１９ｐｐｍ前後でのグリコロニトリルに対する主な共鳴は図４において明らかであるが、不純物のレベルは図１および図２において確認されるレベルから実質的に削減される。図４は、実施例３において使用されるホルマリン供給からのメタノールに対するδ４９ｐｐｍでの共鳴をも明らかに示す。
【図５】量的にグリコロニトリル生成物の純度を示す、実施例４−８で調製された５つの濃縮グリコロニトリル試料を混合することによって製造される複合試料の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。量的13Ｃ ＮＭＲ分析を複合試料で行い、製造されたグリコロニトリルの純度を測定した。
【図６】実施例９において製造されるグリコロニトリル生成物の純度を質的に示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図７】実施例１０において製造されるグリコロニトリル生成物の純度を質的に示す、結果として生じるグリコロニトリル溶液の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリコロニトリルの調製方法であって、
（ａ）測定可能な時間に約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れを提供するステップと、
（ｂ）（ａ）の加熱された水性物を供給する流れをグリコニロトリル合成に適切な温度でシアン化水素を接触させ、それによってグリコロニトリルが製造されるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）で製造されるグリコロニトリルを回収するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一定量の水酸化ナトリウムが水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱する前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れに添加され、ここで水酸化ナトリウムのホルムアルデヒドに対するモル比が約１：５０〜約１：２０００であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）で製造されるグリコロニトリルに酸を添加し、安定化グリコロニトリル溶液を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
前記酸がグリコール酸であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記安定化グリコロニトリル溶液が７未満のｐＨを有することを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記安定化グリコロニトリル溶液が約４未満のｐＨを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
シアン化水素のホルムアルデヒドに対するモル比が少なくとも１．０１：１であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
シアン化水素のホルムアルデヒドに対するモル比が少なくとも１．０１：１〜約１．１５：１であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが、さらに約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％メタノールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが、さらに約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％メタノールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
グリコロニトリル合成に適切な前記温度が約０℃〜約７０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
グリコロニトリル合成に適切な前記温度が約１０℃〜約３０℃であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが約１０秒〜約２４時間の時間加熱されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記時間が約１０秒〜約２０分であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが約２分〜約１０分の時間加熱されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
結果として生じるグリコロニトリルの水溶液が、シアン化水素と反応させる前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱せずに得られる反応生成物と比べて少ない未反応ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
製造されるグリコロニトリルが精製なしにグリコール酸アンモニウムへの酵素変換に使用されうることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１】
グリコロニトリルの調製方法であって、
（ａ）測定可能な時間に約９０℃〜約１５０℃の温度に加熱される水性ホルムアルデヒドを供給する流れを提供するステップと、
（ｂ）（ａ）の加熱された水性物を供給する流れをグリコニロトリル合成に適切な温度でシアン化水素を接触させ、それによってグリコロニトリルが製造されるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）で製造されるグリコロニトリルを回収するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一定量の水酸化ナトリウムが水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱する前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れに添加され、ここで水酸化ナトリウムのホルムアルデヒドに対するモル比が約１：５０〜約１：２０００であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）で製造されるグリコロニトリルに酸を添加し、安定化グリコロニトリル溶液を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
前記酸がグリコール酸であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記安定化グリコロニトリル溶液が７未満のｐＨを有することを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記安定化グリコロニトリル溶液が約４未満のｐＨを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
シアン化水素のホルムアルデヒドに対するモル比が少なくとも１．０１：１であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
シアン化水素のホルムアルデヒドに対するモル比が少なくとも１．０１：１〜約１．１５：１であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが、さらに約０．１ｗｔ％〜約１５ｗｔ％メタノールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが、さらに約３ｗｔ％〜約８ｗｔ％メタノールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
グリコロニトリル合成に適切な前記温度が約０℃〜約７０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
グリコロニトリル合成に適切な前記温度が約１０℃〜約３０℃であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが約１０秒〜約２４時間の時間加熱されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記時間が約１０秒〜約２０分であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記水性ホルムアルデヒドを供給する流れが約２分〜約１０分の時間加熱されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
結果として生じるグリコロニトリルの水溶液が、シアン化水素と反応させる前に水性ホルムアルデヒドを供給する流れを加熱せずに得られる反応生成物と比べて少ない未反応ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
製造されるグリコロニトリルが精製なしにグリコール酸アンモニウムへの酵素変換に使用されうることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５２５４６７（Ｐ２００８−５２５４６７Ａ）
【公表日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４８４１８（Ｐ２００７−５４８４１８）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４６３００
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７１６６３
【国際公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４６３００
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０７１６６３
【国際公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]