ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法
【課題】より簡易かつ低コストで、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを製造することができる、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法を提供すること。
【解決手段】生化学的手法によりペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得た後、その水溶液に非水溶性有機溶剤を添加するとともに脱水することによりペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得て、その後、スラリーにホスゲンを導入することによりペンタメチレンジイソシアネートを製造する。このペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができため、簡易かつ低コストでペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートが得られる。
【解決手段】生化学的手法によりペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得た後、その水溶液に非水溶性有機溶剤を添加するとともに脱水することによりペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得て、その後、スラリーにホスゲンを導入することによりペンタメチレンジイソシアネートを製造する。このペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができため、簡易かつ低コストでペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペンタメチレンジイソシアネート（ＰＤＩ）は、例えば、ポリウレタンの原料などとして用いられ、工業的には、例えば、ペンタメチレンジアミン（ＰＤＡ）をホスゲン化することにより、製造されている。また、ペンタメチレンジイソシアネートの原料であるペンタメチレンジアミンは、例えば、発酵法、酵素法などの生化学的手法により製造される。
【０００３】
このようにペンタメチレンジアミンおよびペンタメチレンジイソシアネートを製造する方法として、具体的には、例えば、リシン（別名：リジン）を脱カルボキシル化し、ジアミノペンタンの塩酸塩を調製した後、有機溶剤に沈殿させて、分離および精製し、その後、液相中または気相中でホスゲン化させることにより、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５４５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１に記載の方法では、リシンからペンタメチレンジイソシアネートを製造する工程の途中において、中間生成物であるジアミノペンタン（ＰＤＡ）を分離および精製する必要があるため、手間およびコストがかかるという不具合がある。
【０００６】
さらには、このような方法では、分離および精製するときに、ジアミノペンタンのロスを生じる場合があり、このような場合には、得られるペンタメチレンジイソシアネートの収率が低下するという不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、より簡易かつ低コストで、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを製造することができる、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法は、生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る水溶液調製工程、前記水溶液に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得るスラリー調製工程、および、前記スラリーにホスゲンを導入するホスゲン導入工程を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記スラリー調製工程において、共沸脱水することが好適である。
【００１０】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記共沸脱水における圧力条件が、１〜１０１．３ｋＰａ、温度条件が、３０〜１８０℃であることが好適である。
【００１１】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記スラリーが、２０００ｐｐｍ以下の割合で水を含有することが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入する。つまり、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなく、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【００１３】
そのため、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、簡易かつ低コストで、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、さらに、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、まず、生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る（水溶液調製工程）。
【００１５】
生化学的手法としては、例えば、酵素反応による酵素法（例えば、水中におけるリシンの脱炭酸酵素反応など）や、例えば、発酵作用による発酵法（例えば、グルコースの微生物発酵など）などが挙げられる。
【００１６】
生化学的手法として、好ましくは、酵素法、より具体的には、水中におけるリシンの脱炭酸酵素反応が挙げられる。
【００１７】
リシンの脱炭酸酵素反応では、リシン（化学式：ＮＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ、別名：１，５−ペンタメチレンジアミン−１−カルボン酸）に、リシン脱炭酸酵素を作用させる。
【００１８】
リシンとしては、例えば、Ｌ−リシンなどが挙げられる。
【００１９】
また、リシンとしては、リシンの塩を用いることもできる。
【００２０】
リシンの塩としては、例えば、カルボン酸塩（例えば、ギ酸塩、酢酸塩、アジピン酸塩、シュウ酸塩、２−エチルヘキサン酸塩、ステアリン酸塩、セバシン酸塩、コハク酸塩など）、スルホン酸塩などの有機酸塩、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩などの無機酸塩などが挙げられる。
【００２１】
リシンの塩として、好ましくは、リシン塩酸塩、リシン炭酸塩が挙げられ、より好ましくは、リシン塩酸塩が挙げられる。
【００２２】
このようなリシン塩酸塩としては、例えば、Ｌ−リシン・一塩酸塩などが挙げられる。
【００２３】
リシン（またはその塩）の濃度は、特に制限はされないが、例えば、１０〜７００ｇ／Ｌ、好ましくは、２０〜５００ｇ／Ｌである。
【００２４】
リシン脱炭酸酵素は、リシン（またはその塩）をペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換させる酵素であって、特に制限されないが、例えば、公知の生物に由来するものが挙げられる。リシン脱炭酸酵素として、より具体的には、例えば、バシラス・ハロドゥランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｈａｌｏｄｕｒａｎｓ）、バシラス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、エシェリシア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）、セレノモナス・ルミナンチウム（Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ）、ビブリオ・コレラ（Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａｅ）、ビブリオ・パラヘモリティカス（Ｖｉｂｒｉｏ ｐａｒａｈａｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓ）、ストレプトマイセス・コエリカーラ（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ）、ストレプトマイセス・ピロサス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｐｉｌｏｓｕｓ）、エイケネラ・コロデンス（Ｅｉｋｅｎｅｌｌａ ｃｏｒｒｏｄｅｎｓ）、イユバクテリウム・アシダミノフィルム（Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｃｉｄａｍｉｎｏｐｈｉｌｕｍ）、サルモネラ・ティフィムリウム（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ）、ハフニア・アルベイ（Ｈａｆｎｉａ ａｌｖｅｉ）、ナイセリア・メニンギチデス（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｉｓ）、テルモプラズマ・アシドフィルム（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｍａ ａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｍ）、ピロコッカス・アビシ（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ ａｂｙｓｓｉ）またはコリネバクテリウム・グルタミカス（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ）などの微生物に由来するものが挙げられる。安全性の観点から、好ましくは、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉに由来するものが挙げられる。
【００２５】
リシン脱炭酸酵素は、例えば、特開２００４−１１４号公報（例えば、段落番号［００１５］〜［００４２］など）の記載に準拠するなど、公知の方法により製造することができる。
【００２６】
リシン脱炭酸酵素を製造する方法として、より具体的には、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞内で高発現した組換え細胞（以下、内部発現細胞）を公知の培地で培養し、その後、増殖した内部発現細胞を回収および破砕する方法や、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞表面で局在化した組換え細胞（以下、表面発現細胞）を公知の培地で培養し、その後、増殖した表面発現細胞を回収および必要により破砕する方法などが挙げられる。
【００２７】
このような方法において、組換え細胞としては、特に制限されず、微生物、動物、植物または昆虫由来のものが挙げられる。より具体的には、例えば、動物を用いる場合には、マウス、ラットやそれらの培養細胞などが挙げられ、また、植物を用いる場合には、例えば、シロイヌナズナ、タバコやそれらの培養細胞などが挙げられ、また、昆虫を用いる場合には、例えば、カイコやその培養細胞などが挙げられ、微生物を用いる場合には、例えば、大腸菌などが挙げられる。
【００２８】
これら組換え細胞は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００２９】
組換え細胞の表面にリシン脱炭酸酵素を局在化させる方法としては、特に制限されず、例えば、分泌シグナル配列の一部、細胞表面局在タンパク質の一部をコードする遺伝子配列、および、リシン脱炭酸酵素の構造遺伝子配列をこの順で有するＤＮＡを、大腸菌に導入する方法など、公知の方法を採用することができる。
【００３０】
分泌シグナル配列の一部としては、宿主においてタンパク質を分泌するために必要な配列であれば、特に制限されず、例えば、大腸菌においては、例えば、リポプロテインの配列の一部、より具体的には、例えば、アミノ酸配列としてＭＫＡＴＫＬＶＬＧＡＶＩＬＧＳＴＬＬＡＧＣＳＳＮＡＫＩＤＱ（アミノ酸の一文字表記）と翻訳される遺伝子配列などが挙げられる。
【００３１】
細胞表面局在タンパク質の一部をコードする遺伝子配列としては、特に制限されないが、大腸菌においては、例えば、外膜結合タンパク質の配列の一部が挙げられ、より具体的には、例えば、ＯｍｐＡ（外膜結合タンパク質）の４６番目のアミノ酸から１５９番目のアミノ酸までの配列の一部などが挙げられる。
【００３２】
リシン脱炭酸酵素遺伝子、リポプロテイン遺伝子およびＯｍｐＡ遺伝子をクローニングする方法としては、特に制限されないが、例えば、既知の遺伝子情報に基づき、ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）法を用いて必要な遺伝領域を増幅取得する方法、例えば、既知の遺伝子情報に基づき、ゲノムライブラリーやｃＤＮＡライブラリーより相同性や酵素活性を指標としてクローニングする方法などが挙げられる。
【００３３】
なお、これらの遺伝子は、遺伝的多形性（遺伝子上の自然突然変異により遺伝子の塩基配列が一部変化しているもの）などによる変異型の遺伝子も含む。
【００３４】
このような方法として、より具体的には、例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｋ１２の染色体ＤＮＡより、ＰＣＲ法を用いて、リシン脱炭酸酵素をコードする遺伝子であるｃａｄＡ遺伝子またはｌｄｃ遺伝子を、クローニングする。なお、このとき採用する染色体ＤＮＡは、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ由来であれば、制限されず、任意の菌株由来のものを採用することができる。
【００３５】
また、このようにして得られる表面発現細胞の表面にリシン脱炭酸酵素が局在化していることは、例えば、リシン脱炭酸酵素を抗原として作製した抗体により、表面発現細胞を免疫反応させた後、包埋および薄切りし、例えば、電子顕微鏡（免疫電顕法）により観察することによって、確認することができる。
【００３６】
なお、表面発現細胞は、リシン脱炭酸酵素が細胞表面に局在化していればよく、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞表面に局在化するとともに、細胞内部に発現していてもよい。
【００３７】
また、リシン脱炭酸酵素としては、例えば、リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性が上昇した組換え細胞から調製されるものも挙げられる。
【００３８】
細胞内および／または細胞表面でリシン脱炭酸酵素の活性を上昇させる方法としては、特に制限されず、例えば、リシン脱炭酸酵素の酵素量を増加させる方法、例えば、リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性を上昇させる方法などが挙げられる。
【００３９】
細胞内もしくは細胞表面の酵素量を増加させる手段としては、例えば、遺伝子の転写調節領域の改良、遺伝子のコピー数の増加、蛋白への翻訳の効率化などが挙げられる。
【００４０】
転写調節領域の改良とは、遺伝子の転写量を増加させる改変を加えることであって、例えば、プロモーターに変異を導入することによってプロモーターを強化し、下流にある遺伝子の転写量を増加させることができる。プロモーターに変異を導入する以外にも、宿主内で強力に発現するプロモーターを導入することもできる。プロモーターとして、より具体的には、例えば、大腸菌においては、ｌａｃ、ｔａｃ、ｔｒｐなどが挙げられる。また、エンハンサーを新たに導入することによって遺伝子の転写量を増加させることができる。なお、染色体ＤＮＡのプロモーターなどの遺伝子導入については、例えば、特開平１−２１５２８０号公報の記載に準拠することができる。
【００４１】
遺伝子のコピー数の上昇は、具体的には、遺伝子を多コピー型のベクターに接続して組換えＤＮＡを作製し、その組換えＤＮＡを宿主細胞に保持させることにより達成することができる。ベクターとは、プラスミドやファージなど、広く用いられているものを含むが、これら以外にも、例えば、トランソポゾン（Ｂｅｒｇ，Ｄ．Ｅ ａｎｄ Ｂｅｒｇ．Ｃ．Ｍ．， Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１，Ｐ．４１７（１９８３））やＭｕファージ（特開平２−１０９９８５号公報）なども挙げられる。さらには、遺伝子を相同組換え用プラスミドなどを用いた方法で染色体に組み込んで、コピー数を上昇させることもできる。
【００４２】
蛋白の翻訳効率を上昇させる方法としては、例えば、原核生物においては、ＳＤ配列（Ｓｈｉｎｅ， Ｊ． ａｎｄ Ｄａｌｇａｒｎｏ， Ｌ．， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ７１， １３４２−１３４６ （１９７４））、真核生物では、Ｋｏｚａｋのコンセンサス配列（Ｋｏｚａｋ， Ｍ．， Ｎｕｃ． Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．， Ｖｏｌ．１５，ｐ．８１２５−８１４８（１９８７））を導入、改変する方法や、使用コドンの最適化（特開昭５９−１２５８９５）などが挙げられる。
【００４３】
リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性を上昇させる方法としては、リシン脱炭酸酵素の構造遺伝子自体に変異を導入して、リシン脱炭酸酵素そのものの活性を上昇させることも挙げられる。
【００４４】
遺伝子に変異を生じさせる方法としては、例えば、部位特異的変異法（Ｋｒａｍｅｒ，Ｗ． ａｎｄ ｆｒｉｔａ，Ｈ．Ｊ．， Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１５４，Ｐ．３５０（１９８７））、リコンビナントＰＣＲ法（ＰＣＲ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｔｏｃｋｔｏｎ Ｐｒｅｓｓ（１９８９）、特定の部分のＤＮＡを化学合成する方法、遺伝子をヒドロキシアミン処理する方法、遺伝子を保有する菌株を紫外線照射処理、または、ニトロソグアニジンや亜硝酸などの化学薬剤で処理する方法などが挙げられる。
【００４５】
また、このような組換え細胞（内部発現細胞、表面発現細胞など）を培養する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。より具体的には、例えば、微生物を培養する場合には、培地として、例えば、炭素源、窒素源および無機イオンを含有する培地が用いられる。
【００４６】
炭素源としては、例えば、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フラクトース、アラビノース、マルトース、キシロース、トレハロース、リボースや澱粉の加水分解物などの糖類、例えば、グリセロール、マンニトールやソルビトールなどのアルコール類、例えば、グルコン酸、フマル酸、クエン酸やコハク酸などの有機酸類などが挙げられる。
【００４７】
これら炭素源は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００４８】
窒素源としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機アンモニウム塩、例えば、大豆加水分解物などの有機窒素、例えば、アンモニアガス、アンモニア水などが挙げられる。
【００４９】
これら窒素源は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５０】
無機イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、マンガンイオン、鉄イオン、リン酸イオン、硫酸イオンなどが挙げられる。
【００５１】
これら無機イオンは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５２】
また、培地には、必要に応じて、その他の有機成分（有機微量栄養素）を添加することもでき、そのような有機成分としては、例えば、各種アミノ酸、例えば、ビタミンＢ１などのビタミン類、例えば、ＲＮＡなどの核酸類などの要求物質、さらには、例えば、酵母エキスなどが挙げられる。
【００５３】
このような培地として、より具体的には、ＬＢ培地が挙げられる。
【００５４】
培養条件としては、特に制限されないが、例えば、大腸菌を培養する場合には、好気条件下において、培養温度が、例えば、３０〜４５℃、好ましくは、３０〜４０℃であり、培養ｐＨが、例えば、５〜８、好ましくは、６．５〜７．５であり、培養時間が、例えば、１６〜７２時間、好ましくは、２４〜４８時間である。なお、ｐＨの調整には、例えば、無機または有機の酸性またはアルカリ性物質や、アンモニアガスなどを用いることができる。
【００５５】
そして、このような培地において増殖した組換え細胞（内部発現細胞、表面発現細胞）は、例えば、遠心分離などにより回収することができる。
【００５６】
また、この方法では、回収された細胞を、例えば、休止細胞として用いることもできるが、必要により、破砕し、その細胞破砕液（菌体破砕液）として用いることができる。
【００５７】
細胞破砕液（菌体破砕液）の調製においては、公知の方法を採用することができる。より具体的には、例えば、まず、得られた内部発現細胞および／または表面発現細胞を、例えば、超音波処理、ダイノミル、フレンチプレスなどの方法により破砕し、その後、遠心分離により細胞残渣を除去する。
【００５８】
また、この方法では、必要により、得られた細胞破砕液からリシン脱炭酸酵素を精製することができる。
【００５９】
リシン脱炭酸酵素の精製方法としては、特に制限されず、酵素の精製に通常用いられる公知の方法（例えば、硫安分画、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、等電点沈殿、熱処理、ｐＨ処理など）を、必要により適宜組み合わせて採用することができる。
【００６０】
そして、リシン（またはその塩）の脱炭酸酵素反応では、このようにして得られた休止細胞および／またはその細胞破砕液と、リシン（またはその塩）の水溶液とを配合し、水中でリシン脱炭酸酵素をリシン（またはその塩）に作用させる。
【００６１】
反応に使用するリシン（またはその塩）の総質量に対する、反応に使用する菌体（細胞）の乾燥菌体換算質量の比率は、リシン（またはその塩）をペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換させるのに十分な量であれば、特に制限されないが、例えば、０．０１以下、好ましくは、０．００７以下である。
【００６２】
なお、反応に使用するリシン（またはその塩）の総質量とは、反応開始時に反応系内に存在するリシン（またはその塩）の質量（反応中に反応系にリシン（またはその塩）を加える場合には、それらリシン（またはその塩）の総量）である。
【００６３】
また、菌体の乾燥菌体換算質量とは、乾燥して水分を含まない菌体の質量である。菌体の乾燥菌体換算質量は、例えば、菌体を含む液（菌体液）から、遠心分離や濾過などの方法で菌体を分離し、質量が一定になるまで乾燥し、その質量を測定することにより求めることができる。
【００６４】
リシン（またはその塩）の脱炭酸酵素反応における反応温度は、例えば、２８〜５５℃、好ましくは、３５〜４５℃であり、反応時間は、採用されるリシン脱炭酸酵素の種類などにより異なるが、例えば、１〜７２時間、好ましくは、１２〜３６時間である。また、反応ｐＨは、例えば、５．０〜８．０、好ましくは、５．５〜６．５である。
【００６５】
これにより、リシン（またはその塩）が脱炭酸酵素反応して、ペンタメチレンジアミンに転換され、その結果、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液（ペンタメチレンジアミン水溶液）が得られる。
【００６６】
なお、生化学的手法により得られるペンタメチレンジアミンとしては、例えば、１，５−ペンタメチレンジアミン、１，４−ペンタメチレンジアミン、１，３−ペンタメチレンジアミン、または、これらの混合物などが挙げられる。具体的には、上記したリシンの脱炭酸酵素反応が採用される場合には、通常、１，５−ペンタメチレンジアミンが得られる。
【００６７】
また、ペンタメチレンジアミンの塩としては、上記リシンの塩に対応し、具体的には、ペンタメチレンジアミンの、例えば、カルボン酸塩（例えば、ギ酸塩、酢酸塩、アジピン酸塩、シュウ酸塩、２−エチルヘキサン酸塩、ステアリン酸塩、セバシン酸塩、コハク酸塩など）、スルホン酸塩などの有機酸塩、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩などの無機酸塩などが挙げられる。
【００６８】
具体的には、例えば、リシン・一塩酸塩を用いた場合には、ペンタメチレンジアミンの塩酸塩、例えば、二塩酸塩などが得られる。
【００６９】
ペンタメチレンジアミンまたはその塩の反応収率は、リシン（またはその塩）を基準として、例えば、１０〜１００モル％、好ましくは、７０〜１００モル％、より好ましくは、８０〜１００モル％である。
【００７０】
また、ペンタメチレンジアミン水溶液におけるペンタメチレンジアミンまたはその塩の濃度（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算濃度）は、例えば、１〜７０質量％、好ましくは、２〜５０質量％、より好ましくは、５〜４０質量％である。
【００７１】
なお、この反応では，得られるペンタメチレンジアミンがアルカリ性であるため、リシン（またはその塩）がペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換されるに伴って反応液のｐＨが増加する場合がある。このような場合には、必要により、酸性物質（例えば、有機酸、例えば、塩酸などの無機酸など）などを添加し、ｐＨを調整することができる。
【００７２】
ペンタメチレンジアミン水溶液のｐＨは、例えば、８以下、好ましくは、７以下であり、通常、１以上である。
【００７３】
また、この反応では、必要により、例えば、ビタミンＢ６および／またはその誘導体を反応液中に添加することもできる。
【００７４】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体としては、例えば、ピリドキシン、ピリドキサミン、ピリドキサール、ピリドキサールリン酸などが挙げられる。
【００７５】
これらビタミンＢ６および／またはその誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００７６】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体として、好ましくは、ピリドキサールリン酸が挙げられる。
【００７７】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体を添加することにより、ペンタメチレンジアミンの生産速度および反応収率を向上することができる。
【００７８】
また、この方法では、必要により、除菌、吸着および濾過などの公知の後処理や、さらには、ｐＨ調整（例えば、上記したように酸性物質を添加した場合には、アルカリ性物質を添加するなど）することもできる。
【００７９】
次いで、この方法では、得られたペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液（ペンタメチレンジアミン水溶液）に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得る（スラリー調製工程）。
【００８０】
非水溶性有機溶剤は、水に実質的に不溶（具体的には、２０℃において水１Ｌに対する溶解質量が、２ｇ以下）の溶剤であって、本反応における各種成分（ペンタメチレンジアミンおよびその塩、ペンタメチレンジイソシアネート、ホスゲン、塩酸など）と反応しないものであれば、特に制限なく用いられる。
【００８１】
非水溶性有機溶剤として、具体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、混合キシレン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、クメン、２，２，５−トリメチルヘキサン、デカン、エチルシクロヘキサンなどの炭化水素類、例えば、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、ニトロベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノンなどの含窒素化合物類、例えば、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、アニソール、フェネトール、メトキシトルエン、ベンジルエーテル、ジフェニエーテルなどのエーテル類、例えば、ヘプタノン、ジイソブチルケトンなどのケトン類、例えば、ギ酸アミル、酢酸−ｎ−アミル、酢酸イソアミル、酢酸メチルイソアミル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−２−エチルブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸エトキシエチル、酢酸メトキシエチル、酢酸メトキシプロピル、酢酸エチル、酢酸第２ヘキシル、酢酸−２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸フェニル、酢酸メチルカルビトール、エチレングリコールジアテート、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−ｎ−ブチル、プロピオン酸イソアミル、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸イソアミル、ステアリン酸ブチル、乳酸ブチル、乳酸アミル、フタル酸ジメチル、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどのエステル類などが挙げられる。
【００８２】
これら非水溶性有機溶剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００８３】
非水溶性有機溶剤として、好ましくは、ハロゲン化炭化水素類、より好ましくは、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジクロロベンゼンが挙げられる。
【００８４】
非水溶性有機溶剤の添加量は、ペンタメチレンジアミン水溶液におけるペンタメチレンジアミン（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算質量部）１００質量部に対して、非水溶性有機溶剤が、例えば、１５０〜５０００質量部、好ましくは、４００〜５０００質量部である。
【００８５】
そして、脱水では、上記の混合溶液から、水を除去する。
【００８６】
脱水方法としては、特に制限されず、吸着剤を用いた吸着法、蒸留装置を用いた蒸留法（フラッシュ蒸留など）などの方法が挙げられ、好ましくは、蒸留法、より好ましくは、水と非水溶性有機溶剤との共沸脱水が挙げられる。
【００８７】
共沸脱水を採用すれば、例えば、脱水時間の短縮が図れ、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有するスラリー（以下、ペンタメチレンジアミンスラリーとする）の含水率が低くなり、さらにホスゲン化の反応率が向上する。
【００８８】
共沸脱水における条件としては、圧力条件が、例えば、１〜１０１．３ｋＰａ、好ましくは、１〜８５ｋＰａ、より好ましくは、１〜６５ｋＰａであり、温度条件（混合溶液の温度）が、例えば、３０〜１８０℃、好ましくは、３０〜１７０℃、より好ましくは３０〜１６０℃である。
【００８９】
圧力条件、および／または温度条件が上記範囲であれば、ペンタメチレンジアミンスラリーの粒子径が低下しやすくなり、ホスゲン化の反応時間の短縮が図られ、さらにペンタメチレンジイソシアネートの生産性が向上する。
【００９０】
また、このような蒸留法において、蒸留装置を用いて混合溶液を攪拌する場合には、撹拌羽の周速度は、例えば、０．３〜５．２ｍ／ｓ（５０〜１０００ｒｐｍ）、好ましくは、０．５〜３．１ｍ／ｓ（１００〜９００ｒｐｍ）、より好ましくは、１〜４．２ｍ／ｓ（２００〜８００ｒｐｍ）である。
【００９１】
なお、脱水は、１回でもよく、必要により、複数回に分割して実施することもできる。
【００９２】
これにより、ペンタメチレンジアミンスラリーを得ることができる。
【００９３】
ペンタメチレンジアミンスラリーにおけるペンタメチレンジアミンまたはその塩の濃度（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算濃度）は、例えば、２〜４０質量％、好ましくは、２〜２０質量％である。
【００９４】
また、ペンタメチレンジアミンスラリーの含水率は、例えば、２０００ｐｐｍ以下、好ましくは、１５００ｐｐｍ以下、より好ましくは、１０００ｐｐｍ以下、通常、５ｐｐｍ以上である。
【００９５】
ペンタメチレンジアミンスラリーの含水率が上記上限以下であれば、ホスゲン化の反応率が高くなる場合がある。
【００９６】
また、ペンタメチレンジアミンスラリーの平均粒子径（測定法：レーザ光回折・散乱式装置：ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＨＲＡ ＭＯＤＥＬ:９３２０−Ｘ１００（日機装製））は、例えば、１０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜３００μｍ、さらに好ましくは５０〜２００μｍである。
【００９７】
ペンタメチレンジアミンスラリーの平均粒子径が上記範囲であれば、ホスゲン化の反応速度および反応率が高くなる場合がある。
【００９８】
次いで、この方法では、ペンタメチレンジアミンスラリーに、ホスゲンを導入する（ホスゲン導入工程）。
【００９９】
ホスゲン導入工程では、まず、撹拌可能とされ、かつ、ホスゲン導入管を備えた反応器に、ペンタメチレンジアミンスラリーを装入する。次いで、反応系内の反応温度を、例えば、８０〜２００℃、好ましくは、９０〜１８０℃、反応圧力を、例えば、常圧〜１．０ＭＰａ、好ましくは、０．０５〜０．５ＭＰａに維持し、ホスゲンを１〜１０時間かけて、ホスゲン総量が化学量論の１〜１０倍になるように導入する。
【０１００】
これにより、ペンタメチレンジイソシアネートを合成することができる。
【０１０１】
なお、反応の進行は、発生する塩化水素ガスの量と、上記のスラリーが消失し、反応液が澄明均一になることより推測できる。また、発生する塩化水素は、例えば、還流冷却器を通じて反応系外に放出する。また、反応の終了時には、上記の方法で溶解している過剰のホスゲンおよび塩化水素をパージする。その後、冷却し、減圧下において、非水溶性有機溶剤を留去する。
【０１０２】
ペンタメチレンジイソシアネートは、加水分解性塩素の濃度（ＨＣ）が上昇しやすい傾向にあるため、ホスゲン導入工程において、ＨＣを低減する必要がある場合には、例えば、ホスゲン化反応させ、脱溶剤させた後、留去させたペンタメチレンジイソシアネートを、例えば、窒素などの不活性ガスを通気しながら、例えば、１５０℃〜２００℃、好ましくは、１６０〜１９０℃で、例えば、１〜８時間、好ましくは、３〜６時間加熱処理する。その後、精留処理することによって、ペンタメチレンジイソシアネートのＨＣを著しく低減することができる。
【０１０３】
本発明において、ペンタメチレンジイソシアネートの加水分解性塩素の濃度は、例えば、１００ｐｐｍ以下、好ましくは、８０ｐｐｍ以下、より好ましくは、６０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは、５０ｐｐｍ以下である。
【０１０４】
なお、加水分解性塩素の濃度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ−１５５６（２０００）の附属書３に記載されている加水分解性塩素の試験方法に準拠して測定することができる。
【０１０５】
なお、得られるペンタメチレンジイソシアネートは、通常、原料成分として用いられる上記のペンタメチレンジアミンに対応し、より具体的には、１，５−ペンタメチレンジイソシアネート、１，４−ペンタメチレンジイソシアネート、１，３−ペンタメチレンジイソシアネート、または、これらの混合物が挙げられる。具体的には、例えば、１，５−ペンタメチレンジアミン（リシンの脱炭酸酵素反応により得られる１，５−ペンタメチレンジアミン）が用いられる場合には、通常、１，５−ペンタメチレンジイソシアネートが得られる。
【０１０６】
このようにして得られるペンタメチレンジイソシアネートの純度は、例えば、９５〜１００質量％、好ましくは、９７〜１００質量％、より好ましくは９８〜１００質量％、とりわけ好ましくは、９９〜１００質量％、最も好ましくは、９９．５〜１００質量％である。
【０１０７】
また、ペンタメチレンジイソシアネートには、例えば、安定剤などを添加することができる。
【０１０８】
安定剤としては、例えば、酸化防止剤、酸、スルホンアミド基を含有する化合物、有機亜リン酸エステルなどが挙げられる。
【０１０９】
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられ、具体的には、例えば、２，６−ジ（ｔ−ブチル）−４−メチルフェノール、２，４，６−トリ−ｔ−ブチルフェノール、２，２’−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−チオ−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、４，４’−メチリデン−ビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−［４−メチル−６−（１−メチルシクロヘキシル）−フェノール］、テトラキス−［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオニル］−メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオニル−メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド、１，３，５−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレート、１，１，３−トリス−（５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−２−メチルフェニル）−ブタン、１，３，５−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−メシチレン、エチレングリコール−ビス−［３，３−ビス−（３’−ｔ−ブチルー４’−ヒドロキシフェニル）−ブチレート、２，２’−チオジエチル−ビス−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート、ジ−（３−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−ジシクロペンタジエン、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−シクロヘキシルフェノール）、１，６−ヘキサンジオール−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ジエチル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベジルホスホネート、トリエチレングリコール−ビス−３−（ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオネート、さらには、例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６、ＩＲＧＡＮＯＸ１０９８、ＩＲＧＡＮＯＸ１１３５、ＩＲＧＡＮＯＸ１７２６、ＩＲＧＡＮＯＸ２４５、ＩＲＧＡＮＯＸ３１１４、ＩＲＧＡＮＯＸ３７９０（以上、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名）などが挙げられる。
【０１１０】
これら酸化防止剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１１】
酸としては、例えば、有機酸性化合物が挙げられ、具体的には、例えば、リン酸エステル、亜リン酸エステル、次亜リン酸エステル、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ヒドロキシ酢酸、シュウ酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、スルホン酸、スルホン酸エステル、フェノール、エノール、イミド、オキシムなどが挙げられる。
【０１１２】
これら酸は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１３】
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられる。
【０１１４】
芳香族スルホンアミド類としては、例えば、ベンゼンスルホンアミド、ジメチルベンゼンスルホンアミド、スルファニルアミド、ｏ−およびｐ−トルエンスルホンアミド、ヒドロキシナフタレンスルホンアミド、ナフタレン−１−スルホンアミド、ナフタレン−２−スルホンアミド、ｍ−ニトロベンゼンスルホンアミド、ｐ−クロロベンゼンスルホンアミドなどが挙げられる。
【０１１５】
脂肪族スルホンアミド類としては、例えば、メタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルメタンスルホンアミド、Ｎ−メトキシメタンスルホンアミド、Ｎ−ドデシルメタンスルホンアミド、Ｎ−シクロヘキシル−１−ブタンスルホンアミド、２−アミノエタンスルホンアミドなどが挙げられる。
【０１１６】
これらスルホンアミド基を含有する化合物は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１７】
有機亜リン酸エステルとしては、例えば、有機亜リン酸ジエステル、有機亜リン酸トリエステルなどが挙げられ、より具体的には、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス（トリデシル）ホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、ジフェニル（トリデシル）ホスファイトなどのモノフォスファイト類、例えば、ジステアリル・ペンタエリスリチル・ジホスファイト、ジ・ドデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジ・トリデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジノニルフェニル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、テトラフェニル・テトラ・トリデシル・ペンタエリスリチル・テトラホスファイト、テトラフェニル・ジプロピレングリコール・ジホスファイト、トリペンタエリスリトール・トリホスファイトなどの多価アルコールから誘導されたジ、トリあるいはテトラホスファイト類、さらに、例えば、炭素数が１〜２０のジ・アルキル・ビスフェノールＡ・ジホスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ・トリデシル）ホスファイトなどのビスフェノール系化合物から誘導されたジホスファイト類、水添ビスフェノールＡホスファイトポリマー（分子量２４００〜３０００）などのポリホスファイト類、トリス（２，３−ジクロロプロピル）ホスファイトなどが挙げられる。
【０１１８】
これら有機亜リン酸エステルは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１９】
なお、安定剤の配合割合は、特に制限されず、必要および用途に応じて、適宜設定される。
【０１２０】
そして、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入するので、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなく、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【０１２１】
そのため、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、簡易かつ低コストで、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、さらに、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【０１２２】
そして、このようなペンタメチレンジイソシアネートは、例えば、イソシアネート変性体の製造や、ポリウレタン樹脂の製造において、好適に用いられる。
【０１２３】
イソシアネート変性体としては、例えば、ペンタメチレンジイソシアネートの多量体（２量体、３量体（例えば、イソシアヌレート基、および／または、イミノオキサジアジンジオン基を有するポリイソシアネート）など）、ビウレット変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと水との反応により生成するビウレット変性体など）、アロファネート変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートとモノオールまたは低分子量ポリオール（後述）との反応より生成するアロファネート変性体など）、ポリオール変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと低分子量ポリオール（後述）またはマクロポリオール（後述）との反応より生成するポリオール変性体など）、オキサジアジントリオン変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど）、カルボジイミド変性体（ペンタメチレンジイソシアネートの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など）、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
【０１２４】
そして、詳述しないが、上記のペンタメチレンジイソシアネートおよび／またはイソシアネート変性体と、公知の活性水素化合物とを反応させることにより、ポリウレタン樹脂を製造することができる。
【実施例】
【０１２５】
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２６】
製造例などに用いられる測定方法を、以下に示す。
＜ペンタメチレンジアミンの反応収率（単位：ｍｏｌ％）＞
Ｌ−リシン一塩酸塩（和光純薬工業社製）、および、後述する（ペンタメチレンジアミンの蒸留）で得られた精製ペンタメチレンジアミンを用い、以下のＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）分析条件下で得られたクロマトグラフの面積値から作成した検量線により、ペンタメチレンジアミンの濃度を算出し、Ｌ−リシン一塩酸塩およびペンタメチレンジアミンの合計濃度に対するペンタメチレンジアミンの濃度の割合を、ペンタメチレンジアミンの反応収率とした。
【０１２７】
カラム；Ａｓａｈｉｐａｋ ＯＤＰ−５０ ４Ｅ（昭和電工社製）
カラム温度；４０℃
溶離液；０．２ｍｏｌ／Ｌ リン酸ナトリウム（ｐＨ７．７）＋２．３ｍｍｏｌ／Ｌ １−オクタンスルホン酸ナトリウム
流量；０．５ｍＬ／ｍｉｎ
Ｌ−リシン一塩酸塩およびペンタメチレンジアミンの検出には、オルトフタルアルデヒドを用いたポストカラム誘導体化法〔Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．，８３，３５３−３５５（１９７３）〕を採用した。
＜ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の濃度（単位：質量％）＞
上記したペンタメチレンジアミンの反応収率と同様の方法にて、ペンタメチレンジアミンの濃度を測定し、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の濃度に換算した。
＜ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの含水率（単位：質量％）＞
水分計（ＡＱＶ−７、平沼産業製）を用い、カールフィッシャー試薬として、ハイドラナール・コンポジット５（シグマアルドリッジジャパン製）を用いて、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの含水率を測定した。
＜ペンタメチレンジイソシアネートの純度（単位：質量％）＞
ペンタメチレンジイソシアネートの純度は、電位差滴定装置を用いて、ＪＩＳ Ｋ−１６０３−１に準拠し、ｎ−ジブチルアミン法により測定したイソシアネート基濃度から、算出した。
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度（単位：質量％）＞
実施例１で得られた精製ペンタメチレンジシソシアネートを用い、以下のガスクロマトグラフ分析条件で得られたガスクロマトグラムの面積値から作成した検量線から、ペンタメチレンジシソシアネート反応液の濃度を求めた。
【０１２８】
装置；ＧＣ−１４Ｂ（島津製作所製）
カラム；ＵＡ−２０ＥＸ−２．０Ｆ、１．２ｍｍφ×２０ｍ（フロンティア・ラボ社製）
オーブン温度；１００℃で２分間保持、１００℃から２４０℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温、２４０℃で１４分間保持
注入口温度；２５０℃
検出器温度；２５０℃
キャリアガス；ヘリウム
検出方法；ＦＩＤ
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率（単位：％）＞
（１）実施例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
実施例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率は以下の式を用いて算出した。
Ｃ２／｛（Ｗ１×Ｃ１×Ｍ２／Ｍ１）／（Ｗ１×（１００−Ｃ１）＋Ｗ１×Ｃ１×Ｍ２／Ｍ１）｝
Ｍ１：ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の分子量
Ｍ２：ペンタメチレンジイソシアネートの分子量
Ｃ１：ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度
Ｃ２：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度
Ｗ１：仕込んだペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの質量部
（２）比較例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は以下の式を用いて算出した。
Ｃ２／｛（Ｗ２×Ｍ２／Ｍ３）／（Ｗ３＋Ｗ２×Ｍ２／Ｍ３）｝
Ｃ２：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度
Ｍ２：ペンタメチレンジイソシアネートの分子量
Ｍ３：ペンタメチレンジアミンの分子量
Ｗ２：仕込んだペンタメチレンジアミンの質量部
Ｗ３：仕込んだｏ−ジクロロベンゼンの質量部
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の収率（単位：質量％）＞
（１） 実施例のペンタメチレンジイソシアネートの収率
実施例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は、上記（ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率）とした。
（２） 比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率
比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は以下の式を用いて算出した。
【０１２９】
（ａ）×（ｂ）×（ｃ）／１００００
（ａ）：抽出率（後述）
（ｂ）：ペンタメチレンジアミンの収率（後述）
（ｃ）：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
＜抽出率（単位：質量％）＞
抽出率は以下の式を用いて算出した。
【０１３０】
（Ｗ５×Ｃ４）／（Ｗ４×Ｃ３）×１００
Ｃ３：仕込んだペンタメチレンジアミン水溶液のペンタメチレンジアミンの純度
Ｃ４：有機層のペンタメチレンジアミンの純度（後述）
Ｗ４：仕込んだペンタメチレンジアミン水溶液の質量部
Ｗ５：抽出後の有機層の質量部
＜ペンタメチレンジアミンの純度（単位：質量％）＞
後述する（ペンタメチレンジアミンの蒸留）で得られた精製ペンタメチレンジアミンを用い、以下のガスクロマトグラフ分析条件で得られたガスクロマトグラムの面積値から作成した検量線により、ペンタメチレンジアミンの純度を算出した。
【０１３１】
装置；ＧＣ−６８９０（アジレント・テクノロジー社製）
カラム；ＷＣＯＴ ＦＵＳＥＤ ＳＩＬＩＣＡ ＣＰ−ＳＩＬ ８ＣＢ ＦＯＲ ＡＭＩＮＥＳ（ＶＡＲＩＡＮ社製）
オーブン温度；４０℃で３分間保持、４０℃から３００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温、３００℃で１１分間保持
注入口温度；２５０℃
検出器温度；２８０℃
キャリアガス；ヘリウム
検出法；ＦＩＤ
＜ペンタメチレンジアミンの収率（単位：質量％）＞
ペンタメチレンジアミンの収率は以下の式を用いて算出した。
【０１３２】
（Ｗ７×Ｃ５）／（Ｗ６×Ｃ４）×１００
Ｃ４：有機層のペンタメチレンジアミンの純度
Ｃ５：蒸留後のペンタメチレンジアミンの純度
Ｗ６：仕込んだ有機層の質量部
Ｗ７：蒸留後のペンタメチレンジアミンの質量部
（ペンタメチレンジアミンの蒸留）
温度計、蒸留塔、冷却管および窒素導入管を備えた４つ口フラスコに、ペンタメチレンジアミン（東京化成社製）を仕込み、塔頂温度が１１１〜１１５℃、１０ＫＰａの条件下、さらに還流しながら精留し、精製ペンタメチレンジアミンを得た。蒸留精製したペンタメチレンジアミンは、ガスクロマトグラフィーの面積比が１００％であった。
【０１３３】
調製例１（菌体破砕液の調製）
（リジン脱炭酸酵素遺伝子（ｃａｄＡ）のクローニング）
Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｗ３１１０株（ＡＴＣＣ２７３２５）から常法に従い調製したゲノムＤＮＡをＰＣＲの鋳型に用いた。
【０１３４】
ＰＣＲ用のプライマーには、リジン脱炭酸酵素遺伝子（ｃａｄＡ）（ＧｅｎＢａｎｋ Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ Ｎｏ．ＡＰ００９０４８）の塩基配列に基づいて設計した配列番号１および２に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド（インビトロジェン社に委託して合成した）を用いた。これらのプライマーは、５’末端付近にそれぞれＫｐｎＩおよびＸｂａＩの制限酵素認識配列を有する。
【０１３５】
上記のゲノムＤＮＡ１ｎｇ／μＬおよび各プライマー０．５ｐｍｏｌ／μＬを含む２５μＬのＰＣＲ反応液を用いて、変性：９４℃、３０秒間、アニーリング：５５℃、３０秒間、伸長反応：６８℃、２分間からなる反応サイクルを３０サイクルの条件で、ＰＣＲを行った。
【０１３６】
ＰＣＲ反応産物およびプラスミドｐＵＣ１８（宝酒造社製）をＫｐｎＩおよびＸｂａＩで消化し、ライゲーション・ハイ（東洋紡社製）を用いて連結した後、得られた組換えプラスミドを用いて、Ｅｓｃｈｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＤＨ５α（東洋紡社製）を形質転換した。形質転換体を、アンピシリン（Ａｍ）１００μｇ／ｍＬおよびＸ−Ｇａｌ（５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリル−β−Ｄ−ガラクトシド）を含むＬＢ寒天培地で培養し、Ａｍ耐性でかつ白色コロニーとなった形質転換体を得た。このようにして得られた形質転換体よりプラスミドを抽出した。
【０１３７】
通常の塩基配列の決定法に従い、プラスミドに導入されたＤＮＡ断片の塩基配列が配列番号３に示す塩基配列であることを確認した。
【０１３８】
得られたリシン脱炭酸酵素をコードするＤＮＡを持つプラスミドをｐＣＡＤＡと命名した。ｐＣＡＤＡを用いて形質転換した大腸菌を培養することで、配列番号４に記載のアミノ酸配列を有するリシン脱炭酸酵素を生産することができた。
（形質転換体の作製）
ｐＣＡＤＡを用いてＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｗ３１１０株を通常の方法で形質転換し、得られた形質転換体をＷ／ｐＣＡＤＡと命名した。
【０１３９】
この形質転換体をバッフル付き三角フラスコ中のＡｍ１００μｇ／ｍＬを含むＬＢ培地５００ｍｌに接種し、３０℃にてＯＤ（６６０ｎｍ）が０．５になるまで振盪培養した後、ＩＰＴＧ（イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド）が０．１ｍｍｏｌ／Ｌとなるように添加し、さらに１４時間振盪培養した。培養液を８０００ｒｐｍで２０分間遠心分離し、菌体を得た。この菌体を２０ｍｍｏｌ／Ｌ リン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した後、超音波破砕を行い、菌体破砕液を調製した。
【０１４０】
実施例１
・水溶液調製工程
フラスコに、Ｌ−リシン一塩酸塩（和光純薬製）を、終濃度が４５質量％となるように、および、ピリドキサールリン酸（和光純薬製）を、終濃度が０．１５ｍｍｏｌ／Ｌとなるように調製した基質溶液１２０質量部を加えた。次に、上記のＷ／ｐＣＡＤＡ菌体破砕液（仕込み乾燥菌体換算重量０．３ｇ）を添加し反応を開始した。反応条件は３７℃、２００ｒｐｍとした。反応液のｐＨは６ｍｏｌ／Ｌの塩酸にてｐＨ６に調整した。２４時間後のペンタメチレンジアミンの反応収率は９９％に達していた。上記の反応２４時間後の反応液を、６ｍｏｌ／Ｌの塩酸にてｐＨ２に調整し、０．６質量部の活性炭（三倉化成社製 粉末活性炭ＰＭ−ＳＸ）を添加し、２５℃で１時間攪拌を行った後、濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製 ５Ｃ）にて濾過を行い、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
・スラリー調製工程
フラスコに、撹拌羽、温度計、および二つの均圧管付の滴下ロートを備え、一方はｏ−ジクロロベンゼン（以下、ＯＤＣＢと略する場合がある）滴下用とし、もう一方は、上部に冷却管を設置した留出液の受器とし、冷却管を真空ポンプのラインにつなげた。フラスコに上記で得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液１０００質量部を仕込み、滴下ロートにｏ−ジクロロベンゼン２１４１質量部を仕込んだ。冷却管には５℃の冷媒を通液し、受器とした滴下ロートのコックは閉とし、２０ｋＰａの減圧下、内温を８０℃、回転数を２００ｒｐｍとし、共沸させることにより、一次脱水を行った。水が２００質量部留出した時点で、ｏ−ジクロロベンゼンを２００質量部滴下し、２０ｋＰａの減圧下、内温を１１０℃、回転数を５００ｒｐｍとし、共沸させることにより、二次脱水を行った。さらに、４８５ｇ／Ｈの速度でオルトジクロロベンゼンを滴下し、さらに、受器とした滴下ロートに留出したオルトジクロロベンゼンは、随時、フラスコに添加した。滴下終了後、０．５時間、２０ｋＰａの減圧下での加熱撹拌を継続し、脱水を終了した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ａ）の含水率は０．０８質量％（８００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
・ホスゲン導入工程
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、上記ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ａ）を１３５０質量部仕込んだ。次いで、ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加え、撹拌を開始した。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ａ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ａ）の濃度は１１．０質量％、反応率、および収率は９４．９質量％であった。
【０１４１】
次いで、減圧下でｏ−ジクロルベンゼンを留去した後、同じく減圧下でペンタメチレンジイソシアネートを留去させた。
次いで、留去させたペンタメチレンジイソシアネートを、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた４つ口フラスコに装入し、窒素を導入しながら、常圧下で、１９０℃、３時間加熱処理を行った。
【０１４２】
次いで、加熱処理後のペンタメチレンジイソシアネートを、ガラス製フラスコに装入し、蒸留塔、冷却管、および、窒素導入管を装備する精留装置を用いて、１２７〜１３２℃、２．７ＫＰａの条件下、さらに還流しながら精留し、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ａ）を得た。
【０１４３】
実施例２
・水溶液調製工程
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
・スラリー調製工程
フラスコに、撹拌羽、温度計、および二つの均圧管付の滴下ロートを備え、一方はペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液滴下用とし、もう一方は、上部に冷却管を設置した留出液の受器とし、冷却管を真空ポンプのラインにつなげた。フラスコにｏ−ジクロロベンゼン２１４１質量部を仕込み、滴下ロートに上記ペンタメチレンジアミン二塩酸塩１０００質量部を仕込んだ。冷却管には５℃の冷媒を通液し、受器とした滴下ロートのコックは閉とし、２０ｋＰａの減圧下、内温を１１０℃、回転数を５００ｒｐｍとし、ペンタメチレンジアミン水溶液を１６７ｇ／Ｈで滴下しながら共沸させることにより、脱水を行った。さらに、受器とした滴下ロートに留出したｏ−ジクロロベンゼンは、随時、フラスコに添加した。滴下終了後、０．５時間、２０ｋＰａの減圧下での加熱撹拌を継続し、脱水を終了した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｂ）の含水率は０．０６質量％（６００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
・ホスゲン導入工程
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｂ）を１３５０質量部仕込んだ。次いで、ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加え、撹拌を開始した。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｂ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｂ）の濃度は１１．１質量％、反応率、および収率は９５．３質量％であった。
【０１４４】
以下、実施例１と同様の条件および操作にて、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ｂ）を得た。
【０１４５】
比較例１
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
【０１４６】
得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液を水酸化ナトリウムにてｐＨ１２に調整し、ペンタメチレンジアミン水溶液（１７．０質量％水溶液）を得た。
【０１４７】
次いで、底部に抜き出しのコックが付いたフラスコに、撹拌羽を備え、ペンタメチレンジアミン水溶液１０００質量部とｎ−ブタノール３０００質量部とを仕込み、回転数５００ｒｐｍで３０分間撹拌し、その後３０分間静置した。水層である下層を抜き出し、次いで有機層である上層を３４９９質量部抜き出した。有機層のペンタメチレンジアミンの純度は、４．８質量％であった。
【０１４８】
次いで、充填物（住友重機械工業社製、商品名：住友／スルザーラボパッキングＥＸ型）を４エレメント充填した蒸留塔、還流比調節タイマーを装着した蒸留塔（柴田科学社製、商品名：蒸留頭Ｋ型）、を備えた４つ口フラスコに、有機層の抽出液３０００質量部を仕込み、１０ｋＰａの減圧下で加熱撹拌し、ｎ−ブタノールを留去させた。塔頂温度が１１３℃に達し、留出液が純度９９．９質量％のペンタメチレンジアミンになった時点でペンタメチレンジアミンを分留し、塔頂温度が１１９℃に達した時点で蒸留を終了した。純度９９．９質量％のペンタメチレンジアミンが１２７質量部得られた。蒸留でのペンタメチレンジアミンの収率は８８質量％であった。
【０１４９】
次いで、電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、原料ガス導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ｏ−ジクロロベンゼン５０９．１質量部を仕込んだ。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を約１０℃に保った。そこへ、撹拌しながら、塩酸ガスを原料ガス導入ラインから３６．５ｇ／Ｈの速度で装入し、ペンタメチレンジアミン１０２．２質量部をｏ−ジクロロベンゼン６６６．２質量部に溶解した溶液を３８４．２ｇ／Ｈの速度で、塩酸ガス装入と同時にフィードを開始して２時間かけて終了した。さらに塩酸ガスをそのまま装入しながら０．５時間熟成を行い、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）を得た。ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）の含水率は０．０６質量％（６００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
【０１５０】
次いで、電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）を１３５０質量部仕込んだ。ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加えた。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気し、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｃ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｃ）の濃度は１１．１質量％、反応率は９６．０質量％、収率は８３．６％であった。
【０１５１】
以下、実施例１と同様の条件および操作にて、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ｃ）を得た。
【０１５２】
比較例２
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
【０１５３】
得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液５００質量部をビーカーに仕込み、２０ｋＰａ、１１０℃の真空オーブンにて脱水した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩は塊となったため、ｏ−クロロベンゼンに分散することができず、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることが出来なかった。
（考察）
ペンタメチレンジアミン水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入することによりペンタメチレンジイソシアネートを製造した実施例１（収率：９４．９質量％）および実施例２（収率：９５．３質量％）では、ペンタメチレンジアミン水溶液からペンタメチレンジアミンを一度単離し、その後、スラリー化およびホスゲンを導入した比較例１（収率：８３．６質量％）に比べ、高い収率でペンタメチレンジイソシアネートを得ることができた。
【０１５４】
また、非水溶性有機溶剤を添加しなかった比較例２では、スラリーを調製できず、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペンタメチレンジイソシアネート（ＰＤＩ）は、例えば、ポリウレタンの原料などとして用いられ、工業的には、例えば、ペンタメチレンジアミン（ＰＤＡ）をホスゲン化することにより、製造されている。また、ペンタメチレンジイソシアネートの原料であるペンタメチレンジアミンは、例えば、発酵法、酵素法などの生化学的手法により製造される。
【０００３】
このようにペンタメチレンジアミンおよびペンタメチレンジイソシアネートを製造する方法として、具体的には、例えば、リシン（別名：リジン）を脱カルボキシル化し、ジアミノペンタンの塩酸塩を調製した後、有機溶剤に沈殿させて、分離および精製し、その後、液相中または気相中でホスゲン化させることにより、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５４５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１に記載の方法では、リシンからペンタメチレンジイソシアネートを製造する工程の途中において、中間生成物であるジアミノペンタン（ＰＤＡ）を分離および精製する必要があるため、手間およびコストがかかるという不具合がある。
【０００６】
さらには、このような方法では、分離および精製するときに、ジアミノペンタンのロスを生じる場合があり、このような場合には、得られるペンタメチレンジイソシアネートの収率が低下するという不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、より簡易かつ低コストで、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを製造することができる、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法は、生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る水溶液調製工程、前記水溶液に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得るスラリー調製工程、および、前記スラリーにホスゲンを導入するホスゲン導入工程を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記スラリー調製工程において、共沸脱水することが好適である。
【００１０】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記共沸脱水における圧力条件が、１〜１０１．３ｋＰａ、温度条件が、３０〜１８０℃であることが好適である。
【００１１】
また、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、前記スラリーが、２０００ｐｐｍ以下の割合で水を含有することが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入する。つまり、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなく、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【００１３】
そのため、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、簡易かつ低コストで、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、さらに、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、まず、生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る（水溶液調製工程）。
【００１５】
生化学的手法としては、例えば、酵素反応による酵素法（例えば、水中におけるリシンの脱炭酸酵素反応など）や、例えば、発酵作用による発酵法（例えば、グルコースの微生物発酵など）などが挙げられる。
【００１６】
生化学的手法として、好ましくは、酵素法、より具体的には、水中におけるリシンの脱炭酸酵素反応が挙げられる。
【００１７】
リシンの脱炭酸酵素反応では、リシン（化学式：ＮＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ、別名：１，５−ペンタメチレンジアミン−１−カルボン酸）に、リシン脱炭酸酵素を作用させる。
【００１８】
リシンとしては、例えば、Ｌ−リシンなどが挙げられる。
【００１９】
また、リシンとしては、リシンの塩を用いることもできる。
【００２０】
リシンの塩としては、例えば、カルボン酸塩（例えば、ギ酸塩、酢酸塩、アジピン酸塩、シュウ酸塩、２−エチルヘキサン酸塩、ステアリン酸塩、セバシン酸塩、コハク酸塩など）、スルホン酸塩などの有機酸塩、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩などの無機酸塩などが挙げられる。
【００２１】
リシンの塩として、好ましくは、リシン塩酸塩、リシン炭酸塩が挙げられ、より好ましくは、リシン塩酸塩が挙げられる。
【００２２】
このようなリシン塩酸塩としては、例えば、Ｌ−リシン・一塩酸塩などが挙げられる。
【００２３】
リシン（またはその塩）の濃度は、特に制限はされないが、例えば、１０〜７００ｇ／Ｌ、好ましくは、２０〜５００ｇ／Ｌである。
【００２４】
リシン脱炭酸酵素は、リシン（またはその塩）をペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換させる酵素であって、特に制限されないが、例えば、公知の生物に由来するものが挙げられる。リシン脱炭酸酵素として、より具体的には、例えば、バシラス・ハロドゥランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｈａｌｏｄｕｒａｎｓ）、バシラス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、エシェリシア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）、セレノモナス・ルミナンチウム（Ｓｅｌｅｎｏｍｏｎａｓ ｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ）、ビブリオ・コレラ（Ｖｉｂｒｉｏ ｃｈｏｌｅｒａｅ）、ビブリオ・パラヘモリティカス（Ｖｉｂｒｉｏ ｐａｒａｈａｅｍｏｌｙｔｉｃｕｓ）、ストレプトマイセス・コエリカーラ（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ）、ストレプトマイセス・ピロサス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｐｉｌｏｓｕｓ）、エイケネラ・コロデンス（Ｅｉｋｅｎｅｌｌａ ｃｏｒｒｏｄｅｎｓ）、イユバクテリウム・アシダミノフィルム（Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ ａｃｉｄａｍｉｎｏｐｈｉｌｕｍ）、サルモネラ・ティフィムリウム（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ）、ハフニア・アルベイ（Ｈａｆｎｉａ ａｌｖｅｉ）、ナイセリア・メニンギチデス（Ｎｅｉｓｓｅｒｉａ ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｄｉｓ）、テルモプラズマ・アシドフィルム（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｍａ ａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｍ）、ピロコッカス・アビシ（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ ａｂｙｓｓｉ）またはコリネバクテリウム・グルタミカス（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ）などの微生物に由来するものが挙げられる。安全性の観点から、好ましくは、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉに由来するものが挙げられる。
【００２５】
リシン脱炭酸酵素は、例えば、特開２００４−１１４号公報（例えば、段落番号［００１５］〜［００４２］など）の記載に準拠するなど、公知の方法により製造することができる。
【００２６】
リシン脱炭酸酵素を製造する方法として、より具体的には、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞内で高発現した組換え細胞（以下、内部発現細胞）を公知の培地で培養し、その後、増殖した内部発現細胞を回収および破砕する方法や、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞表面で局在化した組換え細胞（以下、表面発現細胞）を公知の培地で培養し、その後、増殖した表面発現細胞を回収および必要により破砕する方法などが挙げられる。
【００２７】
このような方法において、組換え細胞としては、特に制限されず、微生物、動物、植物または昆虫由来のものが挙げられる。より具体的には、例えば、動物を用いる場合には、マウス、ラットやそれらの培養細胞などが挙げられ、また、植物を用いる場合には、例えば、シロイヌナズナ、タバコやそれらの培養細胞などが挙げられ、また、昆虫を用いる場合には、例えば、カイコやその培養細胞などが挙げられ、微生物を用いる場合には、例えば、大腸菌などが挙げられる。
【００２８】
これら組換え細胞は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００２９】
組換え細胞の表面にリシン脱炭酸酵素を局在化させる方法としては、特に制限されず、例えば、分泌シグナル配列の一部、細胞表面局在タンパク質の一部をコードする遺伝子配列、および、リシン脱炭酸酵素の構造遺伝子配列をこの順で有するＤＮＡを、大腸菌に導入する方法など、公知の方法を採用することができる。
【００３０】
分泌シグナル配列の一部としては、宿主においてタンパク質を分泌するために必要な配列であれば、特に制限されず、例えば、大腸菌においては、例えば、リポプロテインの配列の一部、より具体的には、例えば、アミノ酸配列としてＭＫＡＴＫＬＶＬＧＡＶＩＬＧＳＴＬＬＡＧＣＳＳＮＡＫＩＤＱ（アミノ酸の一文字表記）と翻訳される遺伝子配列などが挙げられる。
【００３１】
細胞表面局在タンパク質の一部をコードする遺伝子配列としては、特に制限されないが、大腸菌においては、例えば、外膜結合タンパク質の配列の一部が挙げられ、より具体的には、例えば、ＯｍｐＡ（外膜結合タンパク質）の４６番目のアミノ酸から１５９番目のアミノ酸までの配列の一部などが挙げられる。
【００３２】
リシン脱炭酸酵素遺伝子、リポプロテイン遺伝子およびＯｍｐＡ遺伝子をクローニングする方法としては、特に制限されないが、例えば、既知の遺伝子情報に基づき、ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）法を用いて必要な遺伝領域を増幅取得する方法、例えば、既知の遺伝子情報に基づき、ゲノムライブラリーやｃＤＮＡライブラリーより相同性や酵素活性を指標としてクローニングする方法などが挙げられる。
【００３３】
なお、これらの遺伝子は、遺伝的多形性（遺伝子上の自然突然変異により遺伝子の塩基配列が一部変化しているもの）などによる変異型の遺伝子も含む。
【００３４】
このような方法として、より具体的には、例えば、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｋ１２の染色体ＤＮＡより、ＰＣＲ法を用いて、リシン脱炭酸酵素をコードする遺伝子であるｃａｄＡ遺伝子またはｌｄｃ遺伝子を、クローニングする。なお、このとき採用する染色体ＤＮＡは、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ由来であれば、制限されず、任意の菌株由来のものを採用することができる。
【００３５】
また、このようにして得られる表面発現細胞の表面にリシン脱炭酸酵素が局在化していることは、例えば、リシン脱炭酸酵素を抗原として作製した抗体により、表面発現細胞を免疫反応させた後、包埋および薄切りし、例えば、電子顕微鏡（免疫電顕法）により観察することによって、確認することができる。
【００３６】
なお、表面発現細胞は、リシン脱炭酸酵素が細胞表面に局在化していればよく、例えば、リシン脱炭酸酵素が細胞表面に局在化するとともに、細胞内部に発現していてもよい。
【００３７】
また、リシン脱炭酸酵素としては、例えば、リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性が上昇した組換え細胞から調製されるものも挙げられる。
【００３８】
細胞内および／または細胞表面でリシン脱炭酸酵素の活性を上昇させる方法としては、特に制限されず、例えば、リシン脱炭酸酵素の酵素量を増加させる方法、例えば、リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性を上昇させる方法などが挙げられる。
【００３９】
細胞内もしくは細胞表面の酵素量を増加させる手段としては、例えば、遺伝子の転写調節領域の改良、遺伝子のコピー数の増加、蛋白への翻訳の効率化などが挙げられる。
【００４０】
転写調節領域の改良とは、遺伝子の転写量を増加させる改変を加えることであって、例えば、プロモーターに変異を導入することによってプロモーターを強化し、下流にある遺伝子の転写量を増加させることができる。プロモーターに変異を導入する以外にも、宿主内で強力に発現するプロモーターを導入することもできる。プロモーターとして、より具体的には、例えば、大腸菌においては、ｌａｃ、ｔａｃ、ｔｒｐなどが挙げられる。また、エンハンサーを新たに導入することによって遺伝子の転写量を増加させることができる。なお、染色体ＤＮＡのプロモーターなどの遺伝子導入については、例えば、特開平１−２１５２８０号公報の記載に準拠することができる。
【００４１】
遺伝子のコピー数の上昇は、具体的には、遺伝子を多コピー型のベクターに接続して組換えＤＮＡを作製し、その組換えＤＮＡを宿主細胞に保持させることにより達成することができる。ベクターとは、プラスミドやファージなど、広く用いられているものを含むが、これら以外にも、例えば、トランソポゾン（Ｂｅｒｇ，Ｄ．Ｅ ａｎｄ Ｂｅｒｇ．Ｃ．Ｍ．， Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１，Ｐ．４１７（１９８３））やＭｕファージ（特開平２−１０９９８５号公報）なども挙げられる。さらには、遺伝子を相同組換え用プラスミドなどを用いた方法で染色体に組み込んで、コピー数を上昇させることもできる。
【００４２】
蛋白の翻訳効率を上昇させる方法としては、例えば、原核生物においては、ＳＤ配列（Ｓｈｉｎｅ， Ｊ． ａｎｄ Ｄａｌｇａｒｎｏ， Ｌ．， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， ７１， １３４２−１３４６ （１９７４））、真核生物では、Ｋｏｚａｋのコンセンサス配列（Ｋｏｚａｋ， Ｍ．， Ｎｕｃ． Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．， Ｖｏｌ．１５，ｐ．８１２５−８１４８（１９８７））を導入、改変する方法や、使用コドンの最適化（特開昭５９−１２５８９５）などが挙げられる。
【００４３】
リシン脱炭酸酵素の細胞内および／または細胞表面での活性を上昇させる方法としては、リシン脱炭酸酵素の構造遺伝子自体に変異を導入して、リシン脱炭酸酵素そのものの活性を上昇させることも挙げられる。
【００４４】
遺伝子に変異を生じさせる方法としては、例えば、部位特異的変異法（Ｋｒａｍｅｒ，Ｗ． ａｎｄ ｆｒｉｔａ，Ｈ．Ｊ．， Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１５４，Ｐ．３５０（１９８７））、リコンビナントＰＣＲ法（ＰＣＲ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｔｏｃｋｔｏｎ Ｐｒｅｓｓ（１９８９）、特定の部分のＤＮＡを化学合成する方法、遺伝子をヒドロキシアミン処理する方法、遺伝子を保有する菌株を紫外線照射処理、または、ニトロソグアニジンや亜硝酸などの化学薬剤で処理する方法などが挙げられる。
【００４５】
また、このような組換え細胞（内部発現細胞、表面発現細胞など）を培養する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。より具体的には、例えば、微生物を培養する場合には、培地として、例えば、炭素源、窒素源および無機イオンを含有する培地が用いられる。
【００４６】
炭素源としては、例えば、グルコース、ラクトース、ガラクトース、フラクトース、アラビノース、マルトース、キシロース、トレハロース、リボースや澱粉の加水分解物などの糖類、例えば、グリセロール、マンニトールやソルビトールなどのアルコール類、例えば、グルコン酸、フマル酸、クエン酸やコハク酸などの有機酸類などが挙げられる。
【００４７】
これら炭素源は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００４８】
窒素源としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機アンモニウム塩、例えば、大豆加水分解物などの有機窒素、例えば、アンモニアガス、アンモニア水などが挙げられる。
【００４９】
これら窒素源は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５０】
無機イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、マンガンイオン、鉄イオン、リン酸イオン、硫酸イオンなどが挙げられる。
【００５１】
これら無機イオンは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５２】
また、培地には、必要に応じて、その他の有機成分（有機微量栄養素）を添加することもでき、そのような有機成分としては、例えば、各種アミノ酸、例えば、ビタミンＢ１などのビタミン類、例えば、ＲＮＡなどの核酸類などの要求物質、さらには、例えば、酵母エキスなどが挙げられる。
【００５３】
このような培地として、より具体的には、ＬＢ培地が挙げられる。
【００５４】
培養条件としては、特に制限されないが、例えば、大腸菌を培養する場合には、好気条件下において、培養温度が、例えば、３０〜４５℃、好ましくは、３０〜４０℃であり、培養ｐＨが、例えば、５〜８、好ましくは、６．５〜７．５であり、培養時間が、例えば、１６〜７２時間、好ましくは、２４〜４８時間である。なお、ｐＨの調整には、例えば、無機または有機の酸性またはアルカリ性物質や、アンモニアガスなどを用いることができる。
【００５５】
そして、このような培地において増殖した組換え細胞（内部発現細胞、表面発現細胞）は、例えば、遠心分離などにより回収することができる。
【００５６】
また、この方法では、回収された細胞を、例えば、休止細胞として用いることもできるが、必要により、破砕し、その細胞破砕液（菌体破砕液）として用いることができる。
【００５７】
細胞破砕液（菌体破砕液）の調製においては、公知の方法を採用することができる。より具体的には、例えば、まず、得られた内部発現細胞および／または表面発現細胞を、例えば、超音波処理、ダイノミル、フレンチプレスなどの方法により破砕し、その後、遠心分離により細胞残渣を除去する。
【００５８】
また、この方法では、必要により、得られた細胞破砕液からリシン脱炭酸酵素を精製することができる。
【００５９】
リシン脱炭酸酵素の精製方法としては、特に制限されず、酵素の精製に通常用いられる公知の方法（例えば、硫安分画、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、等電点沈殿、熱処理、ｐＨ処理など）を、必要により適宜組み合わせて採用することができる。
【００６０】
そして、リシン（またはその塩）の脱炭酸酵素反応では、このようにして得られた休止細胞および／またはその細胞破砕液と、リシン（またはその塩）の水溶液とを配合し、水中でリシン脱炭酸酵素をリシン（またはその塩）に作用させる。
【００６１】
反応に使用するリシン（またはその塩）の総質量に対する、反応に使用する菌体（細胞）の乾燥菌体換算質量の比率は、リシン（またはその塩）をペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換させるのに十分な量であれば、特に制限されないが、例えば、０．０１以下、好ましくは、０．００７以下である。
【００６２】
なお、反応に使用するリシン（またはその塩）の総質量とは、反応開始時に反応系内に存在するリシン（またはその塩）の質量（反応中に反応系にリシン（またはその塩）を加える場合には、それらリシン（またはその塩）の総量）である。
【００６３】
また、菌体の乾燥菌体換算質量とは、乾燥して水分を含まない菌体の質量である。菌体の乾燥菌体換算質量は、例えば、菌体を含む液（菌体液）から、遠心分離や濾過などの方法で菌体を分離し、質量が一定になるまで乾燥し、その質量を測定することにより求めることができる。
【００６４】
リシン（またはその塩）の脱炭酸酵素反応における反応温度は、例えば、２８〜５５℃、好ましくは、３５〜４５℃であり、反応時間は、採用されるリシン脱炭酸酵素の種類などにより異なるが、例えば、１〜７２時間、好ましくは、１２〜３６時間である。また、反応ｐＨは、例えば、５．０〜８．０、好ましくは、５．５〜６．５である。
【００６５】
これにより、リシン（またはその塩）が脱炭酸酵素反応して、ペンタメチレンジアミンに転換され、その結果、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液（ペンタメチレンジアミン水溶液）が得られる。
【００６６】
なお、生化学的手法により得られるペンタメチレンジアミンとしては、例えば、１，５−ペンタメチレンジアミン、１，４−ペンタメチレンジアミン、１，３−ペンタメチレンジアミン、または、これらの混合物などが挙げられる。具体的には、上記したリシンの脱炭酸酵素反応が採用される場合には、通常、１，５−ペンタメチレンジアミンが得られる。
【００６７】
また、ペンタメチレンジアミンの塩としては、上記リシンの塩に対応し、具体的には、ペンタメチレンジアミンの、例えば、カルボン酸塩（例えば、ギ酸塩、酢酸塩、アジピン酸塩、シュウ酸塩、２−エチルヘキサン酸塩、ステアリン酸塩、セバシン酸塩、コハク酸塩など）、スルホン酸塩などの有機酸塩、例えば、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩などの無機酸塩などが挙げられる。
【００６８】
具体的には、例えば、リシン・一塩酸塩を用いた場合には、ペンタメチレンジアミンの塩酸塩、例えば、二塩酸塩などが得られる。
【００６９】
ペンタメチレンジアミンまたはその塩の反応収率は、リシン（またはその塩）を基準として、例えば、１０〜１００モル％、好ましくは、７０〜１００モル％、より好ましくは、８０〜１００モル％である。
【００７０】
また、ペンタメチレンジアミン水溶液におけるペンタメチレンジアミンまたはその塩の濃度（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算濃度）は、例えば、１〜７０質量％、好ましくは、２〜５０質量％、より好ましくは、５〜４０質量％である。
【００７１】
なお、この反応では，得られるペンタメチレンジアミンがアルカリ性であるため、リシン（またはその塩）がペンタメチレンジアミン（またはその塩）に転換されるに伴って反応液のｐＨが増加する場合がある。このような場合には、必要により、酸性物質（例えば、有機酸、例えば、塩酸などの無機酸など）などを添加し、ｐＨを調整することができる。
【００７２】
ペンタメチレンジアミン水溶液のｐＨは、例えば、８以下、好ましくは、７以下であり、通常、１以上である。
【００７３】
また、この反応では、必要により、例えば、ビタミンＢ６および／またはその誘導体を反応液中に添加することもできる。
【００７４】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体としては、例えば、ピリドキシン、ピリドキサミン、ピリドキサール、ピリドキサールリン酸などが挙げられる。
【００７５】
これらビタミンＢ６および／またはその誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００７６】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体として、好ましくは、ピリドキサールリン酸が挙げられる。
【００７７】
ビタミンＢ６および／またはその誘導体を添加することにより、ペンタメチレンジアミンの生産速度および反応収率を向上することができる。
【００７８】
また、この方法では、必要により、除菌、吸着および濾過などの公知の後処理や、さらには、ｐＨ調整（例えば、上記したように酸性物質を添加した場合には、アルカリ性物質を添加するなど）することもできる。
【００７９】
次いで、この方法では、得られたペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液（ペンタメチレンジアミン水溶液）に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得る（スラリー調製工程）。
【００８０】
非水溶性有機溶剤は、水に実質的に不溶（具体的には、２０℃において水１Ｌに対する溶解質量が、２ｇ以下）の溶剤であって、本反応における各種成分（ペンタメチレンジアミンおよびその塩、ペンタメチレンジイソシアネート、ホスゲン、塩酸など）と反応しないものであれば、特に制限なく用いられる。
【００８１】
非水溶性有機溶剤として、具体的には、例えば、ベンゼン、トルエン、混合キシレン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、クメン、２，２，５−トリメチルヘキサン、デカン、エチルシクロヘキサンなどの炭化水素類、例えば、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、ニトロベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノンなどの含窒素化合物類、例えば、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、アニソール、フェネトール、メトキシトルエン、ベンジルエーテル、ジフェニエーテルなどのエーテル類、例えば、ヘプタノン、ジイソブチルケトンなどのケトン類、例えば、ギ酸アミル、酢酸−ｎ−アミル、酢酸イソアミル、酢酸メチルイソアミル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−２−エチルブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸エトキシエチル、酢酸メトキシエチル、酢酸メトキシプロピル、酢酸エチル、酢酸第２ヘキシル、酢酸−２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸フェニル、酢酸メチルカルビトール、エチレングリコールジアテート、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−ｎ−ブチル、プロピオン酸イソアミル、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸イソアミル、ステアリン酸ブチル、乳酸ブチル、乳酸アミル、フタル酸ジメチル、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどのエステル類などが挙げられる。
【００８２】
これら非水溶性有機溶剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００８３】
非水溶性有機溶剤として、好ましくは、ハロゲン化炭化水素類、より好ましくは、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｐ−ジクロロベンゼンが挙げられる。
【００８４】
非水溶性有機溶剤の添加量は、ペンタメチレンジアミン水溶液におけるペンタメチレンジアミン（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算質量部）１００質量部に対して、非水溶性有機溶剤が、例えば、１５０〜５０００質量部、好ましくは、４００〜５０００質量部である。
【００８５】
そして、脱水では、上記の混合溶液から、水を除去する。
【００８６】
脱水方法としては、特に制限されず、吸着剤を用いた吸着法、蒸留装置を用いた蒸留法（フラッシュ蒸留など）などの方法が挙げられ、好ましくは、蒸留法、より好ましくは、水と非水溶性有機溶剤との共沸脱水が挙げられる。
【００８７】
共沸脱水を採用すれば、例えば、脱水時間の短縮が図れ、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有するスラリー（以下、ペンタメチレンジアミンスラリーとする）の含水率が低くなり、さらにホスゲン化の反応率が向上する。
【００８８】
共沸脱水における条件としては、圧力条件が、例えば、１〜１０１．３ｋＰａ、好ましくは、１〜８５ｋＰａ、より好ましくは、１〜６５ｋＰａであり、温度条件（混合溶液の温度）が、例えば、３０〜１８０℃、好ましくは、３０〜１７０℃、より好ましくは３０〜１６０℃である。
【００８９】
圧力条件、および／または温度条件が上記範囲であれば、ペンタメチレンジアミンスラリーの粒子径が低下しやすくなり、ホスゲン化の反応時間の短縮が図られ、さらにペンタメチレンジイソシアネートの生産性が向上する。
【００９０】
また、このような蒸留法において、蒸留装置を用いて混合溶液を攪拌する場合には、撹拌羽の周速度は、例えば、０．３〜５．２ｍ／ｓ（５０〜１０００ｒｐｍ）、好ましくは、０．５〜３．１ｍ／ｓ（１００〜９００ｒｐｍ）、より好ましくは、１〜４．２ｍ／ｓ（２００〜８００ｒｐｍ）である。
【００９１】
なお、脱水は、１回でもよく、必要により、複数回に分割して実施することもできる。
【００９２】
これにより、ペンタメチレンジアミンスラリーを得ることができる。
【００９３】
ペンタメチレンジアミンスラリーにおけるペンタメチレンジアミンまたはその塩の濃度（ペンタメチレンジアミン塩の場合はペンタメチレンジアミン換算濃度）は、例えば、２〜４０質量％、好ましくは、２〜２０質量％である。
【００９４】
また、ペンタメチレンジアミンスラリーの含水率は、例えば、２０００ｐｐｍ以下、好ましくは、１５００ｐｐｍ以下、より好ましくは、１０００ｐｐｍ以下、通常、５ｐｐｍ以上である。
【００９５】
ペンタメチレンジアミンスラリーの含水率が上記上限以下であれば、ホスゲン化の反応率が高くなる場合がある。
【００９６】
また、ペンタメチレンジアミンスラリーの平均粒子径（測定法：レーザ光回折・散乱式装置：ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＨＲＡ ＭＯＤＥＬ:９３２０−Ｘ１００（日機装製））は、例えば、１０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜３００μｍ、さらに好ましくは５０〜２００μｍである。
【００９７】
ペンタメチレンジアミンスラリーの平均粒子径が上記範囲であれば、ホスゲン化の反応速度および反応率が高くなる場合がある。
【００９８】
次いで、この方法では、ペンタメチレンジアミンスラリーに、ホスゲンを導入する（ホスゲン導入工程）。
【００９９】
ホスゲン導入工程では、まず、撹拌可能とされ、かつ、ホスゲン導入管を備えた反応器に、ペンタメチレンジアミンスラリーを装入する。次いで、反応系内の反応温度を、例えば、８０〜２００℃、好ましくは、９０〜１８０℃、反応圧力を、例えば、常圧〜１．０ＭＰａ、好ましくは、０．０５〜０．５ＭＰａに維持し、ホスゲンを１〜１０時間かけて、ホスゲン総量が化学量論の１〜１０倍になるように導入する。
【０１００】
これにより、ペンタメチレンジイソシアネートを合成することができる。
【０１０１】
なお、反応の進行は、発生する塩化水素ガスの量と、上記のスラリーが消失し、反応液が澄明均一になることより推測できる。また、発生する塩化水素は、例えば、還流冷却器を通じて反応系外に放出する。また、反応の終了時には、上記の方法で溶解している過剰のホスゲンおよび塩化水素をパージする。その後、冷却し、減圧下において、非水溶性有機溶剤を留去する。
【０１０２】
ペンタメチレンジイソシアネートは、加水分解性塩素の濃度（ＨＣ）が上昇しやすい傾向にあるため、ホスゲン導入工程において、ＨＣを低減する必要がある場合には、例えば、ホスゲン化反応させ、脱溶剤させた後、留去させたペンタメチレンジイソシアネートを、例えば、窒素などの不活性ガスを通気しながら、例えば、１５０℃〜２００℃、好ましくは、１６０〜１９０℃で、例えば、１〜８時間、好ましくは、３〜６時間加熱処理する。その後、精留処理することによって、ペンタメチレンジイソシアネートのＨＣを著しく低減することができる。
【０１０３】
本発明において、ペンタメチレンジイソシアネートの加水分解性塩素の濃度は、例えば、１００ｐｐｍ以下、好ましくは、８０ｐｐｍ以下、より好ましくは、６０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは、５０ｐｐｍ以下である。
【０１０４】
なお、加水分解性塩素の濃度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ−１５５６（２０００）の附属書３に記載されている加水分解性塩素の試験方法に準拠して測定することができる。
【０１０５】
なお、得られるペンタメチレンジイソシアネートは、通常、原料成分として用いられる上記のペンタメチレンジアミンに対応し、より具体的には、１，５−ペンタメチレンジイソシアネート、１，４−ペンタメチレンジイソシアネート、１，３−ペンタメチレンジイソシアネート、または、これらの混合物が挙げられる。具体的には、例えば、１，５−ペンタメチレンジアミン（リシンの脱炭酸酵素反応により得られる１，５−ペンタメチレンジアミン）が用いられる場合には、通常、１，５−ペンタメチレンジイソシアネートが得られる。
【０１０６】
このようにして得られるペンタメチレンジイソシアネートの純度は、例えば、９５〜１００質量％、好ましくは、９７〜１００質量％、より好ましくは９８〜１００質量％、とりわけ好ましくは、９９〜１００質量％、最も好ましくは、９９．５〜１００質量％である。
【０１０７】
また、ペンタメチレンジイソシアネートには、例えば、安定剤などを添加することができる。
【０１０８】
安定剤としては、例えば、酸化防止剤、酸、スルホンアミド基を含有する化合物、有機亜リン酸エステルなどが挙げられる。
【０１０９】
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられ、具体的には、例えば、２，６−ジ（ｔ−ブチル）−４−メチルフェノール、２，４，６−トリ−ｔ−ブチルフェノール、２，２’−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−チオ−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、４，４’−メチリデン−ビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−［４−メチル−６−（１−メチルシクロヘキシル）−フェノール］、テトラキス−［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオニル］−メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオニル−メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド、１，３，５−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレート、１，１，３−トリス−（５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−２−メチルフェニル）−ブタン、１，３，５−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−メシチレン、エチレングリコール−ビス−［３，３−ビス−（３’−ｔ−ブチルー４’−ヒドロキシフェニル）−ブチレート、２，２’−チオジエチル−ビス−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート、ジ−（３−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−ジシクロペンタジエン、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−シクロヘキシルフェノール）、１，６−ヘキサンジオール−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオネート、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ジエチル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベジルホスホネート、トリエチレングリコール−ビス−３−（ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオネート、さらには、例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０、ＩＲＧＡＮＯＸ１０７６、ＩＲＧＡＮＯＸ１０９８、ＩＲＧＡＮＯＸ１１３５、ＩＲＧＡＮＯＸ１７２６、ＩＲＧＡＮＯＸ２４５、ＩＲＧＡＮＯＸ３１１４、ＩＲＧＡＮＯＸ３７９０（以上、ＢＡＳＦジャパン社製、商品名）などが挙げられる。
【０１１０】
これら酸化防止剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１１】
酸としては、例えば、有機酸性化合物が挙げられ、具体的には、例えば、リン酸エステル、亜リン酸エステル、次亜リン酸エステル、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ヒドロキシ酢酸、シュウ酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、スルホン酸、スルホン酸エステル、フェノール、エノール、イミド、オキシムなどが挙げられる。
【０１１２】
これら酸は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１３】
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられる。
【０１１４】
芳香族スルホンアミド類としては、例えば、ベンゼンスルホンアミド、ジメチルベンゼンスルホンアミド、スルファニルアミド、ｏ−およびｐ−トルエンスルホンアミド、ヒドロキシナフタレンスルホンアミド、ナフタレン−１−スルホンアミド、ナフタレン−２−スルホンアミド、ｍ−ニトロベンゼンスルホンアミド、ｐ−クロロベンゼンスルホンアミドなどが挙げられる。
【０１１５】
脂肪族スルホンアミド類としては、例えば、メタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンスルホンアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルメタンスルホンアミド、Ｎ−メトキシメタンスルホンアミド、Ｎ−ドデシルメタンスルホンアミド、Ｎ−シクロヘキシル−１−ブタンスルホンアミド、２−アミノエタンスルホンアミドなどが挙げられる。
【０１１６】
これらスルホンアミド基を含有する化合物は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１７】
有機亜リン酸エステルとしては、例えば、有機亜リン酸ジエステル、有機亜リン酸トリエステルなどが挙げられ、より具体的には、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス（トリデシル）ホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、ジフェニル（トリデシル）ホスファイトなどのモノフォスファイト類、例えば、ジステアリル・ペンタエリスリチル・ジホスファイト、ジ・ドデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジ・トリデシル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、ジノニルフェニル・ペンタエリスリトール・ジホスファイト、テトラフェニル・テトラ・トリデシル・ペンタエリスリチル・テトラホスファイト、テトラフェニル・ジプロピレングリコール・ジホスファイト、トリペンタエリスリトール・トリホスファイトなどの多価アルコールから誘導されたジ、トリあるいはテトラホスファイト類、さらに、例えば、炭素数が１〜２０のジ・アルキル・ビスフェノールＡ・ジホスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ・トリデシル）ホスファイトなどのビスフェノール系化合物から誘導されたジホスファイト類、水添ビスフェノールＡホスファイトポリマー（分子量２４００〜３０００）などのポリホスファイト類、トリス（２，３−ジクロロプロピル）ホスファイトなどが挙げられる。
【０１１８】
これら有機亜リン酸エステルは、単独使用または２種類以上併用することができる。
【０１１９】
なお、安定剤の配合割合は、特に制限されず、必要および用途に応じて、適宜設定される。
【０１２０】
そして、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法では、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入するので、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を分離および精製することなく、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【０１２１】
そのため、本発明のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法によれば、簡易かつ低コストで、ペンタメチレンジイソシアネートを製造することができ、さらに、ペンタメチレンジアミンまたはその塩の損失を防止することができるので、収率よくペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
【０１２２】
そして、このようなペンタメチレンジイソシアネートは、例えば、イソシアネート変性体の製造や、ポリウレタン樹脂の製造において、好適に用いられる。
【０１２３】
イソシアネート変性体としては、例えば、ペンタメチレンジイソシアネートの多量体（２量体、３量体（例えば、イソシアヌレート基、および／または、イミノオキサジアジンジオン基を有するポリイソシアネート）など）、ビウレット変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと水との反応により生成するビウレット変性体など）、アロファネート変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートとモノオールまたは低分子量ポリオール（後述）との反応より生成するアロファネート変性体など）、ポリオール変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと低分子量ポリオール（後述）またはマクロポリオール（後述）との反応より生成するポリオール変性体など）、オキサジアジントリオン変性体（例えば、ペンタメチレンジイソシアネートと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど）、カルボジイミド変性体（ペンタメチレンジイソシアネートの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など）、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
【０１２４】
そして、詳述しないが、上記のペンタメチレンジイソシアネートおよび／またはイソシアネート変性体と、公知の活性水素化合物とを反応させることにより、ポリウレタン樹脂を製造することができる。
【実施例】
【０１２５】
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２６】
製造例などに用いられる測定方法を、以下に示す。
＜ペンタメチレンジアミンの反応収率（単位：ｍｏｌ％）＞
Ｌ−リシン一塩酸塩（和光純薬工業社製）、および、後述する（ペンタメチレンジアミンの蒸留）で得られた精製ペンタメチレンジアミンを用い、以下のＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）分析条件下で得られたクロマトグラフの面積値から作成した検量線により、ペンタメチレンジアミンの濃度を算出し、Ｌ−リシン一塩酸塩およびペンタメチレンジアミンの合計濃度に対するペンタメチレンジアミンの濃度の割合を、ペンタメチレンジアミンの反応収率とした。
【０１２７】
カラム；Ａｓａｈｉｐａｋ ＯＤＰ−５０ ４Ｅ（昭和電工社製）
カラム温度；４０℃
溶離液；０．２ｍｏｌ／Ｌ リン酸ナトリウム（ｐＨ７．７）＋２．３ｍｍｏｌ／Ｌ １−オクタンスルホン酸ナトリウム
流量；０．５ｍＬ／ｍｉｎ
Ｌ−リシン一塩酸塩およびペンタメチレンジアミンの検出には、オルトフタルアルデヒドを用いたポストカラム誘導体化法〔Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．，８３，３５３−３５５（１９７３）〕を採用した。
＜ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の濃度（単位：質量％）＞
上記したペンタメチレンジアミンの反応収率と同様の方法にて、ペンタメチレンジアミンの濃度を測定し、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の濃度に換算した。
＜ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの含水率（単位：質量％）＞
水分計（ＡＱＶ−７、平沼産業製）を用い、カールフィッシャー試薬として、ハイドラナール・コンポジット５（シグマアルドリッジジャパン製）を用いて、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの含水率を測定した。
＜ペンタメチレンジイソシアネートの純度（単位：質量％）＞
ペンタメチレンジイソシアネートの純度は、電位差滴定装置を用いて、ＪＩＳ Ｋ−１６０３−１に準拠し、ｎ−ジブチルアミン法により測定したイソシアネート基濃度から、算出した。
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度（単位：質量％）＞
実施例１で得られた精製ペンタメチレンジシソシアネートを用い、以下のガスクロマトグラフ分析条件で得られたガスクロマトグラムの面積値から作成した検量線から、ペンタメチレンジシソシアネート反応液の濃度を求めた。
【０１２８】
装置；ＧＣ−１４Ｂ（島津製作所製）
カラム；ＵＡ−２０ＥＸ−２．０Ｆ、１．２ｍｍφ×２０ｍ（フロンティア・ラボ社製）
オーブン温度；１００℃で２分間保持、１００℃から２４０℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温、２４０℃で１４分間保持
注入口温度；２５０℃
検出器温度；２５０℃
キャリアガス；ヘリウム
検出方法；ＦＩＤ
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率（単位：％）＞
（１）実施例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
実施例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率は以下の式を用いて算出した。
Ｃ２／｛（Ｗ１×Ｃ１×Ｍ２／Ｍ１）／（Ｗ１×（１００−Ｃ１）＋Ｗ１×Ｃ１×Ｍ２／Ｍ１）｝
Ｍ１：ペンタメチレンジアミン二塩酸塩の分子量
Ｍ２：ペンタメチレンジイソシアネートの分子量
Ｃ１：ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度
Ｃ２：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度
Ｗ１：仕込んだペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの質量部
（２）比較例のペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は以下の式を用いて算出した。
Ｃ２／｛（Ｗ２×Ｍ２／Ｍ３）／（Ｗ３＋Ｗ２×Ｍ２／Ｍ３）｝
Ｃ２：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の濃度
Ｍ２：ペンタメチレンジイソシアネートの分子量
Ｍ３：ペンタメチレンジアミンの分子量
Ｗ２：仕込んだペンタメチレンジアミンの質量部
Ｗ３：仕込んだｏ−ジクロロベンゼンの質量部
＜ペンタメチレンジイソシアネート反応液の収率（単位：質量％）＞
（１） 実施例のペンタメチレンジイソシアネートの収率
実施例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は、上記（ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率）とした。
（２） 比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率
比較例のペンタメチレンジイソシアネートの収率は以下の式を用いて算出した。
【０１２９】
（ａ）×（ｂ）×（ｃ）／１００００
（ａ）：抽出率（後述）
（ｂ）：ペンタメチレンジアミンの収率（後述）
（ｃ）：ペンタメチレンジイソシアネート反応液の反応率
＜抽出率（単位：質量％）＞
抽出率は以下の式を用いて算出した。
【０１３０】
（Ｗ５×Ｃ４）／（Ｗ４×Ｃ３）×１００
Ｃ３：仕込んだペンタメチレンジアミン水溶液のペンタメチレンジアミンの純度
Ｃ４：有機層のペンタメチレンジアミンの純度（後述）
Ｗ４：仕込んだペンタメチレンジアミン水溶液の質量部
Ｗ５：抽出後の有機層の質量部
＜ペンタメチレンジアミンの純度（単位：質量％）＞
後述する（ペンタメチレンジアミンの蒸留）で得られた精製ペンタメチレンジアミンを用い、以下のガスクロマトグラフ分析条件で得られたガスクロマトグラムの面積値から作成した検量線により、ペンタメチレンジアミンの純度を算出した。
【０１３１】
装置；ＧＣ−６８９０（アジレント・テクノロジー社製）
カラム；ＷＣＯＴ ＦＵＳＥＤ ＳＩＬＩＣＡ ＣＰ−ＳＩＬ ８ＣＢ ＦＯＲ ＡＭＩＮＥＳ（ＶＡＲＩＡＮ社製）
オーブン温度；４０℃で３分間保持、４０℃から３００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温、３００℃で１１分間保持
注入口温度；２５０℃
検出器温度；２８０℃
キャリアガス；ヘリウム
検出法；ＦＩＤ
＜ペンタメチレンジアミンの収率（単位：質量％）＞
ペンタメチレンジアミンの収率は以下の式を用いて算出した。
【０１３２】
（Ｗ７×Ｃ５）／（Ｗ６×Ｃ４）×１００
Ｃ４：有機層のペンタメチレンジアミンの純度
Ｃ５：蒸留後のペンタメチレンジアミンの純度
Ｗ６：仕込んだ有機層の質量部
Ｗ７：蒸留後のペンタメチレンジアミンの質量部
（ペンタメチレンジアミンの蒸留）
温度計、蒸留塔、冷却管および窒素導入管を備えた４つ口フラスコに、ペンタメチレンジアミン（東京化成社製）を仕込み、塔頂温度が１１１〜１１５℃、１０ＫＰａの条件下、さらに還流しながら精留し、精製ペンタメチレンジアミンを得た。蒸留精製したペンタメチレンジアミンは、ガスクロマトグラフィーの面積比が１００％であった。
【０１３３】
調製例１（菌体破砕液の調製）
（リジン脱炭酸酵素遺伝子（ｃａｄＡ）のクローニング）
Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｗ３１１０株（ＡＴＣＣ２７３２５）から常法に従い調製したゲノムＤＮＡをＰＣＲの鋳型に用いた。
【０１３４】
ＰＣＲ用のプライマーには、リジン脱炭酸酵素遺伝子（ｃａｄＡ）（ＧｅｎＢａｎｋ Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ Ｎｏ．ＡＰ００９０４８）の塩基配列に基づいて設計した配列番号１および２に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド（インビトロジェン社に委託して合成した）を用いた。これらのプライマーは、５’末端付近にそれぞれＫｐｎＩおよびＸｂａＩの制限酵素認識配列を有する。
【０１３５】
上記のゲノムＤＮＡ１ｎｇ／μＬおよび各プライマー０．５ｐｍｏｌ／μＬを含む２５μＬのＰＣＲ反応液を用いて、変性：９４℃、３０秒間、アニーリング：５５℃、３０秒間、伸長反応：６８℃、２分間からなる反応サイクルを３０サイクルの条件で、ＰＣＲを行った。
【０１３６】
ＰＣＲ反応産物およびプラスミドｐＵＣ１８（宝酒造社製）をＫｐｎＩおよびＸｂａＩで消化し、ライゲーション・ハイ（東洋紡社製）を用いて連結した後、得られた組換えプラスミドを用いて、Ｅｓｃｈｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＤＨ５α（東洋紡社製）を形質転換した。形質転換体を、アンピシリン（Ａｍ）１００μｇ／ｍＬおよびＸ−Ｇａｌ（５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリル−β−Ｄ−ガラクトシド）を含むＬＢ寒天培地で培養し、Ａｍ耐性でかつ白色コロニーとなった形質転換体を得た。このようにして得られた形質転換体よりプラスミドを抽出した。
【０１３７】
通常の塩基配列の決定法に従い、プラスミドに導入されたＤＮＡ断片の塩基配列が配列番号３に示す塩基配列であることを確認した。
【０１３８】
得られたリシン脱炭酸酵素をコードするＤＮＡを持つプラスミドをｐＣＡＤＡと命名した。ｐＣＡＤＡを用いて形質転換した大腸菌を培養することで、配列番号４に記載のアミノ酸配列を有するリシン脱炭酸酵素を生産することができた。
（形質転換体の作製）
ｐＣＡＤＡを用いてＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ Ｗ３１１０株を通常の方法で形質転換し、得られた形質転換体をＷ／ｐＣＡＤＡと命名した。
【０１３９】
この形質転換体をバッフル付き三角フラスコ中のＡｍ１００μｇ／ｍＬを含むＬＢ培地５００ｍｌに接種し、３０℃にてＯＤ（６６０ｎｍ）が０．５になるまで振盪培養した後、ＩＰＴＧ（イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド）が０．１ｍｍｏｌ／Ｌとなるように添加し、さらに１４時間振盪培養した。培養液を８０００ｒｐｍで２０分間遠心分離し、菌体を得た。この菌体を２０ｍｍｏｌ／Ｌ リン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した後、超音波破砕を行い、菌体破砕液を調製した。
【０１４０】
実施例１
・水溶液調製工程
フラスコに、Ｌ−リシン一塩酸塩（和光純薬製）を、終濃度が４５質量％となるように、および、ピリドキサールリン酸（和光純薬製）を、終濃度が０．１５ｍｍｏｌ／Ｌとなるように調製した基質溶液１２０質量部を加えた。次に、上記のＷ／ｐＣＡＤＡ菌体破砕液（仕込み乾燥菌体換算重量０．３ｇ）を添加し反応を開始した。反応条件は３７℃、２００ｒｐｍとした。反応液のｐＨは６ｍｏｌ／Ｌの塩酸にてｐＨ６に調整した。２４時間後のペンタメチレンジアミンの反応収率は９９％に達していた。上記の反応２４時間後の反応液を、６ｍｏｌ／Ｌの塩酸にてｐＨ２に調整し、０．６質量部の活性炭（三倉化成社製 粉末活性炭ＰＭ−ＳＸ）を添加し、２５℃で１時間攪拌を行った後、濾紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製 ５Ｃ）にて濾過を行い、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
・スラリー調製工程
フラスコに、撹拌羽、温度計、および二つの均圧管付の滴下ロートを備え、一方はｏ−ジクロロベンゼン（以下、ＯＤＣＢと略する場合がある）滴下用とし、もう一方は、上部に冷却管を設置した留出液の受器とし、冷却管を真空ポンプのラインにつなげた。フラスコに上記で得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液１０００質量部を仕込み、滴下ロートにｏ−ジクロロベンゼン２１４１質量部を仕込んだ。冷却管には５℃の冷媒を通液し、受器とした滴下ロートのコックは閉とし、２０ｋＰａの減圧下、内温を８０℃、回転数を２００ｒｐｍとし、共沸させることにより、一次脱水を行った。水が２００質量部留出した時点で、ｏ−ジクロロベンゼンを２００質量部滴下し、２０ｋＰａの減圧下、内温を１１０℃、回転数を５００ｒｐｍとし、共沸させることにより、二次脱水を行った。さらに、４８５ｇ／Ｈの速度でオルトジクロロベンゼンを滴下し、さらに、受器とした滴下ロートに留出したオルトジクロロベンゼンは、随時、フラスコに添加した。滴下終了後、０．５時間、２０ｋＰａの減圧下での加熱撹拌を継続し、脱水を終了した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ａ）の含水率は０．０８質量％（８００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
・ホスゲン導入工程
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、上記ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ａ）を１３５０質量部仕込んだ。次いで、ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加え、撹拌を開始した。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ａ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ａ）の濃度は１１．０質量％、反応率、および収率は９４．９質量％であった。
【０１４１】
次いで、減圧下でｏ−ジクロルベンゼンを留去した後、同じく減圧下でペンタメチレンジイソシアネートを留去させた。
次いで、留去させたペンタメチレンジイソシアネートを、攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた４つ口フラスコに装入し、窒素を導入しながら、常圧下で、１９０℃、３時間加熱処理を行った。
【０１４２】
次いで、加熱処理後のペンタメチレンジイソシアネートを、ガラス製フラスコに装入し、蒸留塔、冷却管、および、窒素導入管を装備する精留装置を用いて、１２７〜１３２℃、２．７ＫＰａの条件下、さらに還流しながら精留し、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ａ）を得た。
【０１４３】
実施例２
・水溶液調製工程
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
・スラリー調製工程
フラスコに、撹拌羽、温度計、および二つの均圧管付の滴下ロートを備え、一方はペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液滴下用とし、もう一方は、上部に冷却管を設置した留出液の受器とし、冷却管を真空ポンプのラインにつなげた。フラスコにｏ−ジクロロベンゼン２１４１質量部を仕込み、滴下ロートに上記ペンタメチレンジアミン二塩酸塩１０００質量部を仕込んだ。冷却管には５℃の冷媒を通液し、受器とした滴下ロートのコックは閉とし、２０ｋＰａの減圧下、内温を１１０℃、回転数を５００ｒｐｍとし、ペンタメチレンジアミン水溶液を１６７ｇ／Ｈで滴下しながら共沸させることにより、脱水を行った。さらに、受器とした滴下ロートに留出したｏ−ジクロロベンゼンは、随時、フラスコに添加した。滴下終了後、０．５時間、２０ｋＰａの減圧下での加熱撹拌を継続し、脱水を終了した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｂ）の含水率は０．０６質量％（６００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
・ホスゲン導入工程
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｂ）を１３５０質量部仕込んだ。次いで、ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加え、撹拌を開始した。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｂ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｂ）の濃度は１１．１質量％、反応率、および収率は９５．３質量％であった。
【０１４４】
以下、実施例１と同様の条件および操作にて、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ｂ）を得た。
【０１４５】
比較例１
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
【０１４６】
得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液を水酸化ナトリウムにてｐＨ１２に調整し、ペンタメチレンジアミン水溶液（１７．０質量％水溶液）を得た。
【０１４７】
次いで、底部に抜き出しのコックが付いたフラスコに、撹拌羽を備え、ペンタメチレンジアミン水溶液１０００質量部とｎ−ブタノール３０００質量部とを仕込み、回転数５００ｒｐｍで３０分間撹拌し、その後３０分間静置した。水層である下層を抜き出し、次いで有機層である上層を３４９９質量部抜き出した。有機層のペンタメチレンジアミンの純度は、４．８質量％であった。
【０１４８】
次いで、充填物（住友重機械工業社製、商品名：住友／スルザーラボパッキングＥＸ型）を４エレメント充填した蒸留塔、還流比調節タイマーを装着した蒸留塔（柴田科学社製、商品名：蒸留頭Ｋ型）、を備えた４つ口フラスコに、有機層の抽出液３０００質量部を仕込み、１０ｋＰａの減圧下で加熱撹拌し、ｎ−ブタノールを留去させた。塔頂温度が１１３℃に達し、留出液が純度９９．９質量％のペンタメチレンジアミンになった時点でペンタメチレンジアミンを分留し、塔頂温度が１１９℃に達した時点で蒸留を終了した。純度９９．９質量％のペンタメチレンジアミンが１２７質量部得られた。蒸留でのペンタメチレンジアミンの収率は８８質量％であった。
【０１４９】
次いで、電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、原料ガス導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ｏ−ジクロロベンゼン５０９．１質量部を仕込んだ。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を約１０℃に保った。そこへ、撹拌しながら、塩酸ガスを原料ガス導入ラインから３６．５ｇ／Ｈの速度で装入し、ペンタメチレンジアミン１０２．２質量部をｏ−ジクロロベンゼン６６６．２質量部に溶解した溶液を３８４．２ｇ／Ｈの速度で、塩酸ガス装入と同時にフィードを開始して２時間かけて終了した。さらに塩酸ガスをそのまま装入しながら０．５時間熟成を行い、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）を得た。ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）の含水率は０．０６質量％（６００ｐｐｍ）、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリーの固形分濃度は１３質量％であった。
【０１５０】
次いで、電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器、原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩スラリー（ｃ）を１３５０質量部仕込んだ。ホスゲン５９４質量部をホスゲン導入ラインから加えた。内液を徐々に１５０℃まで昇温し、０．２５ＭＰａに加圧し、反応温度１６５℃で３００分間熱ホスゲン化した。なお、熱ホスゲン化の途中で、ホスゲン５９４質量部を、さらに添加した。熱ホスゲン化終了後、１００〜１４０℃において、窒素ガスを１００Ｌ／Ｈで通気し、脱ガスし、ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｃ）を１３３０質量部得た。ペンタメチレンジイソシアネート反応液（ｃ）の濃度は１１．１質量％、反応率は９６．０質量％、収率は８３．６％であった。
【０１５１】
以下、実施例１と同様の条件および操作にて、純度９９．９質量％の精製ペンタメチレンジイソシアネート（Ｃ）を得た。
【０１５２】
比較例２
実施例１の水溶液調製工程と同様にして、ペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液（３１．９質量％水溶液）を得た。
【０１５３】
得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩水溶液５００質量部をビーカーに仕込み、２０ｋＰａ、１１０℃の真空オーブンにて脱水した。得られたペンタメチレンジアミン二塩酸塩は塊となったため、ｏ−クロロベンゼンに分散することができず、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることが出来なかった。
（考察）
ペンタメチレンジアミン水溶液から、そのスラリーを得た後、そのスラリーにホスゲンを導入することによりペンタメチレンジイソシアネートを製造した実施例１（収率：９４．９質量％）および実施例２（収率：９５．３質量％）では、ペンタメチレンジアミン水溶液からペンタメチレンジアミンを一度単離し、その後、スラリー化およびホスゲンを導入した比較例１（収率：８３．６質量％）に比べ、高い収率でペンタメチレンジイソシアネートを得ることができた。
【０１５４】
また、非水溶性有機溶剤を添加しなかった比較例２では、スラリーを調製できず、ペンタメチレンジイソシアネートを得ることができなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る水溶液調製工程、
前記水溶液に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得るスラリー調製工程、および、
前記スラリーにホスゲンを導入するホスゲン導入工程
を備えることを特徴とする、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項２】
前記スラリー調製工程において、共沸脱水することを特徴とする、請求項１に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項３】
前記共沸脱水における圧力条件が、１〜１０１．３ｋＰａ、温度条件が、３０〜１８０℃であることを特徴とする、請求項２に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項４】
前記スラリーが、２０００ｐｐｍ以下の割合で水を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項１】
生化学的手法により、ペンタメチレンジアミンまたはその塩を含有する水溶液を得る水溶液調製工程、
前記水溶液に、非水溶性有機溶剤を添加するとともに、脱水することにより、ペンタメチレンジアミンまたはその塩のスラリーを得るスラリー調製工程、および、
前記スラリーにホスゲンを導入するホスゲン導入工程
を備えることを特徴とする、ペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項２】
前記スラリー調製工程において、共沸脱水することを特徴とする、請求項１に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項３】
前記共沸脱水における圧力条件が、１〜１０１．３ｋＰａ、温度条件が、３０〜１８０℃であることを特徴とする、請求項２に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【請求項４】
前記スラリーが、２０００ｐｐｍ以下の割合で水を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のペンタメチレンジイソシアネートの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−１５２２０２（Ｐ２０１２−１５２２０２Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８８３（Ｐ２０１１−１６８８３）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
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