[go: up one dir, main page]

WO2024195653A1 - アミド化合物の製造方法 - Google Patents

アミド化合物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024195653A1
WO2024195653A1 PCT/JP2024/009781 JP2024009781W WO2024195653A1 WO 2024195653 A1 WO2024195653 A1 WO 2024195653A1 JP 2024009781 W JP2024009781 W JP 2024009781W WO 2024195653 A1 WO2024195653 A1 WO 2024195653A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reaction
amide compound
reaction solution
tank
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2024/009781
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠 加納
隆文 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2025508356A priority Critical patent/JPWO2024195653A1/ja
Priority to EP24774791.8A priority patent/EP4682261A1/en
Priority to AU2024240913A priority patent/AU2024240913A1/en
Priority to KR1020257028384A priority patent/KR20250138785A/ko
Priority to CN202480011960.XA priority patent/CN120677247A/zh
Publication of WO2024195653A1 publication Critical patent/WO2024195653A1/ja
Priority to US19/323,777 priority patent/US20260009060A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y402/00—Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/01—Hydro-lyases (4.2.1)
    • C12Y402/01084—Nitrile hydratase (4.2.1.84)

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an amide compound from a nitrile compound using a biocatalyst having nitrile hydratase activity.
  • Patent Document 5 discloses a difference between a cooling water temperature and a reaction temperature for efficiently removing the heat of reaction, and shows a method for producing an amide compound at low cost by reducing energy costs.
  • Patent Document 6 discloses stirring power and Froude number that can efficiently mix the reaction liquid while preventing volatilization of acrylonitrile during the reaction, and shows a method for producing an amide compound from a nitrile-free compound at low cost.
  • the main objective of the present invention is to provide a method for producing an aqueous solution of an amide compound that has low foaming properties.
  • a method for producing an amide compound by subjecting a nitrile compound to a hydration reaction in the presence of a biocatalyst having nitrile hydratase activity comprising the steps of: The method for producing an amide compound, further comprising increasing the pH of the reaction solution during the hydration reaction.
  • the method for producing an amide compound according to [1] wherein the pH of the reaction solution is increased during the reaction to a level higher than the pH at the start of the reaction.
  • the pH of the reaction solution is increased during the hydration reaction, which makes it possible to suppress foaming of the resulting reaction solution, i.e., the aqueous solution of the amide compound, and thus makes it easier to handle the reaction solution.
  • a numerical range expressed as "to” means a numerical range including the numerical values before and after “to” as the lower and upper limits.
  • the numerical ranges of the contents, various physical property values, and property values disclosed in this specification can be arbitrarily combined with the lower and upper limits to form new numerical ranges.
  • the method for producing an amide compound according to the embodiment is a method for producing an amide compound by hydrating a nitrile compound in the presence of a biocatalyst having nitrile hydratase activity.
  • the pH of the reaction solution is increased during the hydration reaction.
  • nitrile hydratase refers to an enzyme capable of hydrolyzing a nitrile compound to produce a corresponding amide compound.
  • the biocatalyst having nitrile hydratase activity may be a nitrile hydratase protein itself, or may be an animal cell, a plant cell, a cell organelle, or a microbial cell containing nitrile hydratase, or a processed product thereof.
  • Examples of the processed material include disrupted animal cells, plant cells, cell organelles, or microbial cells, or enzymes extracted from microbial cells (raw enzymes or purified enzymes); animal cells, plant cells, cell organelles, microbial cells, or enzymes themselves immobilized on a carrier; and the like.
  • the treated material also includes animal cells, plant cells, cell organelles, or microbial cells that have lost their proliferation ability through drug treatment. Microorganism cells that have lost their proliferation ability through drug treatment are sometimes called "killed cells.”
  • Immobilization methods include the entrapment method, cross-linking method, and carrier binding method.
  • the entrapment method is a method in which the enzyme is coated with a polymer film.
  • the cross-linking method is a method in which the enzyme is cross-linked with a reagent that has two or more functional groups, i.e., a multifunctional cross-linking agent.
  • the carrier binding method is a method in which the enzyme is bound to a water-insoluble carrier.
  • Carriers used for immobilization include, for example, glass beads, silica gel, polyurethane, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, carrageenan, alginic acid, agar, and gelatin.
  • microorganisms include those with nitrile hydratase activity, such as the genera Rhodococcus, Gordona, Pseudomonas, Pseudonocardia, Geobacillus, Bacillus, Bacteridium, Micrococcus, Brevibacterium, Corynebacterium, Nocardia, Microbacterium, Fuza, and others.
  • nitrile hydratase activity such as the genera Rhodococcus, Gordona, Pseudomonas, Pseudonocardia, Geobacillus, Bacillus, Bacteridium, Micrococcus, Brevibacterium, Corynebacterium, Nocardia, Microbacterium, Fuza, and others.
  • microorganisms that may be useful include those belonging to the genera Fusarium, Agrobacterium, Acinetobacter, Xanthobacter, Streptomyces, Rhizobium, Klebsiella, Enterobacter, Erwinia, Pantoea, Candida
  • Rhodococcus rhodochrous J-1 strain described in JP-B-06-55148 was deposited on September 18, 1987 under the accession number "FERM BP-1478" at the National Institute of Technology and Evaluation, Patent Organism Deposit Center (1-1-1 Central 6, Higashi, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Japan (hereinafter the same in this specification)).
  • Rhodococcus rhodochrous NCIMB41164 strain described in WO 2005/054456 has been deposited on March 5, 2003 at the National Collection of Industrial, Food and Marine Bacteria, Ltd. (NCIMB) (NCIMB Ltd Ferguson Building Craibstone Estate Buksburn Aberdeen AB21 9YA) under the accession number NCIMB41164.
  • NCIMB National Collection of Industrial, Food and Marine Bacteria, Ltd.
  • one type having desirable characteristics selected from the above microorganisms can be used alone, or two or more types can be used in combination.
  • nitrile hydratase can be introduced and expressed in microbial cells by standard molecular biology techniques. For these molecular techniques, see Sambrook, Fritsch and Maniatis, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual," 2nd Edition (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press. In other words, in this embodiment, an enzyme obtained by expressing a nucleic acid encoding a natural nitrile hydratase (wild type) or a mutant (improved type) thereof in microbial cells can also be used.
  • one type selected from the above enzymes can be used alone, or two or more types can be used in combination.
  • accession number of wild-type nitrile hydratase is published in NCBI databases such as GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/).
  • accession number of the ⁇ subunit derived from Rhodococcus rhodochrous J1 is "P21219”
  • the accession number of the ⁇ subunit is "P21220”
  • the accession number of the ⁇ subunit derived from Rhodococcus rhodochrous M8 (SU1731814) is "ATT79340”
  • accession number of the ⁇ subunit is "AAT79339”.
  • accession number of the ⁇ subunit derived from Pseudomonas thermophila JCM3095 is “1IREA”
  • accession number of the ⁇ subunit is "1IREB”.
  • transformants into which a wild-type nitrile hydratase gene has been introduced include, but are not limited to, Escherichia coli MT10770 (FERM P-14756) transformed with nitrile hydratase from the genus Achromobacter (JP Patent Publication No. 8-266277), Escherichia coli MT10822 (FERM BP-5785) transformed with nitrile hydratase from the genus Pseudonocardia (JP Patent Publication No. 9-275978), or a microorganism transformed with nitrile hydratase from the species Rhodococcus rhodochrous (JP Patent Publication No. 4-211379).
  • Improved (mutated) nitrile hydratases in which amino acid substitutions have been made in wild-type nitrile hydratases are known (JP 2010-172295 A, JP 2007-143409 A, JP 2007-043910 A, JP 2008-253182 A, JP 2019-088326 A, JP 2019-088327 A, WO 2005/116206 A, WO 2012/164933 A, WO 2012/169203 A, WO 2015/186298 A, etc.).
  • a microorganism into which such an improved nitrile hydratase has been introduced can also be used.
  • microorganisms having nitrile hydratase activity or processed products thereof can be used for amide synthesis reaction immediately after preparation of the bacterial cells, or can be stored after preparation of the bacterial cells and used for amide synthesis reaction as necessary.
  • the method of culturing the microorganism for preparing the bacterial cells can be appropriately selected depending on the type of the microorganism. Seed culture may be performed before main culture.
  • the cells of the microorganism having nitrile hydratase activity or a processed product thereof can be used for a batch reaction or a continuous reaction.
  • the reaction system can be appropriately selected from a fluidized bed, a fixed bed, a suspension bed, etc. In this case, the temperature of the biocatalyst in the reaction liquid is not particularly limited as long as it does not interfere with the mixing of the aqueous medium and the nitrile compound.
  • the nitrile compound used as a raw material in the production method of this embodiment is not particularly limited as long as it is a compound that can be converted to an amide compound by a biocatalyst having nitrile hydratase activity.
  • examples include aliphatic saturated nitriles such as acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, and adiponitrile, aliphatic unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, aromatic nitriles such as benzonitrile and phthalodinitrile, and heterocyclic nitriles such as nicotinonitrile.
  • the nitrile compound in this embodiment is preferably a nitrile compound having 2 to 4 carbon atoms such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, n-butyronitrile, and isobutyronitrile, and the nitrile compounds that this embodiment is particularly effective for are acrylonitrile, methacrylonitrile, and acetonitrile.
  • Raw Water The water used as a raw material (raw water) is used in the hydration reaction with acrylonitrile when producing acrylamide.
  • water include pure water; aqueous solutions of acids, salts, etc. dissolved in water; and the like.
  • acids include phosphoric acid, acetic acid, citric acid, boric acid, acrylic acid, formic acid, etc.
  • salts include sodium salts, potassium salts, ammonium salts, etc. of the above acids.
  • Specific examples of water include, but are not limited to, water such as pure water, ultrapure water, and city water; and buffer solutions such as Tris buffer, phosphate buffer, acetate buffer, citrate buffer, and borate buffer.
  • the pH of the raw water at 20° C. is preferably 5 to 9.
  • the method for producing an amide compound from a nitrile compound using a biocatalyst having nitrile hydratase activity can be any of the following reactions (i) to (iii): (i) A method in which the reaction raw materials including the biocatalyst, acrylonitrile, and raw water are all charged into a reactor at once and then reacted (batch reaction) (ii) A method in which a portion of the reaction raw materials is charged into a reactor, and then the remaining reaction raw materials are continuously or intermittently supplied to the reactor to carry out the reaction (semi-batch reaction) (iii) A method of continuously producing acrylamide by continuously or intermittently feeding the raw materials and continuously or intermittently removing the reaction mixture containing the raw materials and the produced acrylamide without withdrawing the entire amount of the reaction mixture in the reactor (continuous reaction).
  • the type of reactor is not particularly limited, and various types of reactors can be used, such as stirred type, fixed bed type, fluidized bed type, moving bed type, tower type, and tubular type. Among these, stirred type reactors are preferred because they can promote dispersion and mixing of the raw materials. Reactors of different types can also be combined and linked.
  • the apparatus used in the multi-tank continuous reaction is equipped with two or more reaction vessels connected in series, and produces an amide compound from a nitrile compound and water by a continuous reaction using a biocatalyst in each reactor. More specifically, in the continuous reaction apparatus, the raw materials to be reacted are first added to the most upstream reactor and the reaction vessel connected to it to start the reaction, and the reaction liquid is moved successively to the reaction vessels located downstream to allow the reaction to proceed. Then, the reaction liquid containing the amide compound produced from the most downstream reaction vessel, i.e., the desired aqueous amide compound solution, can be recovered. The biocatalyst can be separated from the recovered reaction liquid and fed back to the reaction vessels.
  • the number of reactors is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the reaction conditions, etc. For example, 2 to 20 reactors are preferable, 2 to 12 reactors are more preferable, and 2 to 10 reactors are even more preferable. Some reactors may be connected in parallel as necessary. Each reactor may be independent, or a large reactor may be divided into multiple reactors by partitions. In the case of a reactor divided by partitions, each space divided by the partitions is considered to be one reactor.
  • the tank for supplying the nitrile compound, biocatalyst, raw water, other auxiliary agents, etc. is not limited to the most upstream tank, but may be one tank or two or more tanks.
  • the latter (downstream) tanks are used for reaction cut-off and maturation, and the reaction liquid containing the product can be extracted from the most downstream tank (final tank) or a tank located upstream of it.
  • the number of tanks for supplying raw materials and the number of tanks for aging or the like can be appropriately selected depending on the reaction conditions, reaction scale, etc.
  • the stirring device is preferably a stirring blade.
  • the shape of the stirring blade is not particularly limited, and examples include a paddle, a disk turbine, a propeller, a helical ribbon, an anchor, and a paddler.
  • a water-soluble monocarboxylate having two or more carbon atoms can be added to the reaction liquid.
  • timing of adding the water-soluble monocarboxylate can be added to the reactor located at the most upstream side, and the water-soluble monocarboxylate contained in the reaction liquid moves downstream together with the reaction liquid, so that it is contained in the reaction liquid in each reactor. It may also be added to each reactor before or after the reaction is started.
  • the water-soluble monocarboxylate may be either a saturated monocarboxylate or an unsaturated monocarboxylate.
  • the saturated carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, and n-caproic acid.
  • the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid and methacrylic acid.
  • the salt include the sodium salt, potassium salt, and ammonium salt of the saturated monocarboxylate or unsaturated monocarboxylate.
  • the amount of the water-soluble monocarboxylate to be added is preferably 20 to 5,000 mg/kg in terms of acid relative to the amount of acrylamide produced.
  • the pH of the reaction solution in which acrylonitrile is hydrated to produce acrylamide is increased during the hydration reaction.
  • the pH of the reaction solution can be measured by a known method, such as an indicator method, a metal electrode method, a glass electrode method, a semiconductor sensor method, etc. In this embodiment, the measurement by the glass electrode method, which is widely used industrially, is preferred.
  • the pH of the reaction solution is increased during the hydration reaction above the pH at the start of the reaction.
  • the pH of the reaction solution at the start of the reaction can be, for example, 6.6 to 7.5, preferably 6.8 to 7.5, more preferably 6.9 to 7.4, and even more preferably 7.0 to 7.3.
  • the pH increase range when increasing the pH of the reaction solution is preferably 0.3 to 1.5, more preferably 0.4 to 1.4, and even more preferably 0.5 to 1.2.
  • foaming of the obtained aqueous amide compound solution tends to be easily suppressed, and the effect of improving the efficiency of the hydration reaction tends to be high.
  • the hydration reaction is carried out by setting the pH of the reaction solution in at least a part of the latter half of the reaction higher than the pH of the reaction solution in the first half of the reaction.
  • the “first half of the reaction” refers to “from the start of the reaction until the concentration of the amide compound in the reaction solution becomes less than 40% by mass”
  • the “second half of the reaction” refers to "from the point at which the concentration of the amide compound in the reaction solution becomes equal to or greater than 40% by mass.”
  • the first half of the reaction refers to the period during which the content of the amide compound in the product relative to the total mass of the reaction solution is less than 40% by mass
  • the second half of the reaction refers to the period during which the content of the amide compound in the product relative to the total mass of the reaction solution is equal to or greater than 40% by mass.
  • the total mass of the reaction solution refers to the mass of the entire reaction solution contained in the reaction tank of interest, and includes the mass of the amide compound and the nitrile
  • the reaction can be carried out without decreasing the reaction efficiency, and further, foaming of the obtained aqueous amide compound solution can be suppressed and the foaming property can be reduced, making the reaction solution easier to handle.
  • the pH of the reaction solution in the latter half of the reaction may be higher than the pH of the reaction solution in the first half of the reaction only in a part of the latter half of the reaction, or may be higher than the pH of the reaction solution in the first half of the reaction throughout the latter half of the reaction.
  • the pH of the reaction solution in the latter half of the reaction is higher than the pH of the reaction solution in the first half of the reaction throughout the latter half of the reaction, since this tends to reduce the foamability of the resulting aqueous amide compound solution.
  • the pH of the reaction solution in the first half of the reaction can be, for example, 6.6 to 7.5, preferably 6.8 to 7.5, more preferably 6.9 to 7.4, and even more preferably 7.0 to 7.3.
  • the pH of the reaction solution in the latter half of the reaction can be, for example, 7.5 or more and less than 8.5, preferably 7.5 to 8.4, more preferably 7.6 to 8.3, and even more preferably 7.8 to 8.3.
  • foaming of the reaction solution can be sufficiently suppressed.
  • an amide compound can be efficiently produced.
  • the difference is not limited, but for example, the difference between the pH of the reaction solution in the latter half of the reaction and the pH of the reaction solution in the first half of the reaction can be 0.3 to 1.5, preferably 0.4 to 1.4, and more preferably 0.5 to 1.2.
  • the method for adjusting the pH of the reaction solution is not limited.
  • the pH of the reaction solution can be adjusted by adding an acid or a base to the reaction solution as appropriate depending on the pH of the reaction solution.
  • inorganic acids include hydrohalogenated acids such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide; halogenated oxo acids such as hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, hypobromous acid, bromous acid, bromic acid, perbromic acid, hypoiodous acid, iodic acid, and periodic acid; sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and boric acid.
  • hydrohalogenated acids such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide
  • halogenated oxo acids such as hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, hypobromous acid, bromous acid, bromic acid, perbromic acid, hypoiodous acid, iodic acid, and periodic acid
  • sulfuric acid nitric acid, phosphoric acid, and boric acid.
  • organic acids examples include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oxalic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, lactic acid, and benzoic acid; and sulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid.
  • carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, oxalic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, lactic acid, and benzoic acid
  • sulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid.
  • these acids When using these acids, they can be used in any state, such as gas, solid, or liquid, but considering the ease of supplying them to the reaction vessel, it is preferable to use them in liquid or solid state.
  • the acid When using the acid as a liquid, there are no particular limitations on the concentration of the acid, and it can be selected appropriately.
  • an inorganic base As the base, either an inorganic base or an organic base can be used.
  • inorganic bases include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc., alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc., alkali metal bicarbonates such as lithium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, etc., ammonia, etc.
  • organic bases include trimethylamine, triethylamine, aniline, pyridine, etc.
  • these bases When using these bases, they can be used in any state, such as gas, solid, or liquid, but considering the ease of supply to the reaction vessel, it is preferable to use those in liquid or solid state.
  • the concentration of the base is not particularly limited and can be selected appropriately.
  • the reaction temperature when hydrating acrylonitrile i.e., the temperature of the reaction liquid
  • the reaction temperature when hydrating acrylonitrile is not particularly limited, but is preferably 10 to 50°C, more preferably 15 to 40°C, and even more preferably 20 to 35°C.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but is preferably 10 to 50°C, more preferably 15 to 40°C, and even more preferably 20 to 35°C.
  • the amount of catalyst is actually compared in units, not in terms of the actual weight of the catalyst.
  • the amount of enzyme that produces 1 micromole of acrylamide per minute is defined as 1 U.
  • the specific activity of the nitrile hydratase of this embodiment is, for example, 50 U/mg or more, preferably 80 U/mg or more, and more preferably 100 U/mg or more, based on the dry cell mass.
  • Example 1 Seven reactors (inner volume: 1.3 L) equipped with jacket coolers were connected in series so that the reaction liquid flowed in order from the first to seventh reactors.
  • 50 mM phosphate buffer pH 7.0
  • acrylonitrile at 150 mL/hr
  • a diluted cell suspension obtained by diluting a cell suspension with a dry cell weight of 15% by 40 times with 50 mM phosphate buffer at 100 mL/hr.
  • acrylonitrile alone was continuously supplied at 120 mL/hr
  • acrylonitrile alone was continuously supplied at 120 mL/hr
  • acrylonitrile alone was continuously supplied at 80 mL/hr to start the reaction.
  • the height of the overflow pipe from which the reaction liquid of each tank flows out was adjusted so that the volume of reaction liquid in each tank from tank 1 to tank 7 was 1 L, and the reaction liquid was sent to the next tank via overflow.
  • the temperature of the reaction liquid in tanks 1 to 7 was controlled to 20°C using cooling water (10°C) in the jacket.
  • the stirring power per reaction liquid fluid in all reactors from the first to the seventh vessels was adjusted to 0.08 kW/ m3 (Froude number: 0.057).
  • the pH of the reaction solution in each tank was measured with a KCl refill type pH detector, and the pH was adjusted to the set value by automatically adding 0.06N aqueous sodium hydroxide solution.
  • the pH values of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks were set to 7.2, 7.2, 7.2, 7.5, 7.7, 8.0 and 8.0, respectively.
  • the acrylamide concentration of the reaction liquid in each reaction tank was measured with a refractometer (Atago Co., Ltd.: RX-5000).
  • the acrylamide concentrations of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, and seventh tanks were 19, 31, 38, 43, 49, 50, and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction liquid flowing out of the seventh tank reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction liquid in the seventh tank was measured by gas chromatography (column: Waters Corp., PoraPak-PS, 1 m, 180°C; carrier gas: helium; detector: FID).
  • the unreacted acrylonitrile (AN) in the seventh tank was 10 ppm, and the reaction efficiency was high. It is also preferable that the unreacted acrylonitrile concentration is 100 ppm or less in that the quality when polymerizing acrylamide is better.
  • reaction solution in the seventh tank was placed in a 500 mL graduated cylinder and allowed to stand in a thermostatic bath at 25 ° C. for 10 minutes.
  • a glass ball filter (Kinoshita Glass Filter 504G) was placed in the center of the graduated cylinder, 5 mm from the bottom, and air at a pressure of 0.5 kg / cm 3 was aerated at 800 cc / min.
  • the reaction solution began to foam and the height of the foam stabilized, the aeration was stopped and the time until the foam disappeared was measured. The shorter the time until the foam disappeared, the less protein was brought from the biocatalyst into the acrylamide aqueous solution. The time until the foam disappeared is required to be within 30 seconds for quality reasons. The time until the foam disappeared was 5 seconds, which met the required quality.
  • Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks was 6.8, 7.0, 7.5, 8.3, 8.3, 8.3 and 8.3. One day after the start of the reaction, it was confirmed that the pH of each reaction tank was maintained at the set value, and then the acrylamide concentration of the reaction solution in each reaction tank was measured, and the acrylamide concentrations in tanks 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 were 18, 31, 36, 42, 48, 50, and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction solution flowing out of tank 7 reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction solution in tank 7 was measured, and the concentration of unreacted acrylonitrile was 20 ppm, indicating high reaction efficiency.
  • the foam disappearance time was measured using the reaction liquid in the seventh tank, and was found to be 2 seconds, which satisfied the required quality.
  • Example 3 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks was 6.8, 6.8, 6.8, 8.3, 8.3, 8.3 and 8.3.
  • the pH of each reaction tank was maintained at the set value, and then the acrylamide concentration of the reaction solution in each reaction tank was measured, and the acrylamide concentrations in tanks 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 were 18, 30, 35, 41, 47, 49, and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction solution flowing out of tank 7 reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction solution in tank 7 was measured, and the concentration of unreacted acrylonitrile was 30 ppm, indicating high reaction efficiency.
  • the foam disappearance time was measured using the reaction liquid in the seventh tank, and was found to be 2 seconds, which satisfied the required quality.
  • Example 4 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks was 7.5, 7.5, 7.5, 8.5, 8.5, 8.5 and 8.5.
  • the pH of each reaction tank was maintained at the set value, and then the acrylamide concentration of the reaction solution in each reaction tank was measured, and the acrylamide concentrations in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks were 18, 30, 34, 41, 47, 49 and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction solution flowing out of the seventh tank reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction solution in the seventh tank was measured, and the unreacted acrylonitrile concentration was 300 ppm, and the reaction efficiency was higher in Examples 1 to 3 in which the pH in the latter half of the reaction was controlled to less than 8.5.
  • the foam disappearance time was measured using the reaction liquid in the seventh tank, and was found to be 2 seconds, which satisfied the required quality.
  • Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks was all set to 7.5. One day after the start of the reaction, it was confirmed that the pH of each reaction tank was maintained at the set value, and then the acrylamide concentration of the reaction solution in each reaction tank was measured, and the acrylamide concentrations in tanks 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 were 18, 30, 36, 43, 49, 50, and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction solution flowing out of tank 7 reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction solution in tank 7 was measured, and the concentration of unreacted acrylonitrile was 10 ppm, satisfying the required quality.
  • the defoaming time was measured using the reaction liquid in the seventh tank, and was found to be 80 seconds, which did not satisfy the required quality.
  • Example 3 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solutions in the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh tanks was all set to 8.0. One day after the start of the reaction, it was confirmed that the pH of each reaction tank was maintained at the set value, and then the acrylamide concentration of the reaction solution in each reaction tank was measured, and the acrylamide concentrations in tanks 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 were 17, 30, 35, 41, 48, 50, and 50%, respectively, and the acrylamide concentration of the reaction solution flowing out of tank 7 reached 50% of the target concentration.
  • the acrylonitrile concentration of the reaction solution in tank 7 was measured, and the concentration of unreacted acrylonitrile was 120 ppm, which slightly did not meet the required quality.
  • the foam disappearance time was measured using the reaction liquid in the seventh tank, and was found to be 45 seconds, which did not satisfy the required quality.
  • Example 1 to 3 The results of Examples 1 to 3 are summarized as follows.
  • the pH of the reaction liquid was set to a first pH, and the hydration reaction of the nitrile compound was carried out. Due to this hydration reaction, the concentration of the amide compound in the reaction liquid increased as the reaction liquid proceeded from the first tank to the third tank.
  • the content of the amide compound relative to the total mass of the reaction liquid that entered the fourth tank from the third tank was 40% by mass or more, and in the second half of the reaction from the fourth tank onwards, the pH of the reaction liquid was set to a second pH, and the hydration reaction was continued.
  • the second pH was set to be higher than the first pH.
  • the aqueous acrylamide solution obtained in the seventh tank had low foaming properties, with foaming suppressed.
  • Examples 1 to 3 in which the second pH in the second half of the reaction was controlled to less than 8.5 had a lower concentration of unreacted acrylonitrile and higher reaction efficiency than Example 4, in which the second pH was 8.5.
  • the present invention is useful in the industrial production of amide compounds such as acrylamide and methacrylamide.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)

Abstract

生体触媒を用いて効率良くニトリル化合物からアミド化合物を製造し、且つ、発泡性が低いアミド化合物水溶液を製造する方法を提供する。ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒の存在下にニトリル化合物を水和反応させてアミド化合物を製造する方法において、水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させる。一例では、前記反応液の総質量に対する前記アミド化合物の含有量が４０質量％未満である反応前半における前記反応液のｐＨよりも、前記アミド化合物の含有量が４０質量％以上となった反応後半における前記反応液のｐＨを高く設定して水和反応を行う。

Description

アミド化合物の製造方法
　本発明は、ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒を用いてニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法に関する。
　本願は、２０２３年３月１７日に、日本に出願された特願２０２３－０４３４５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、生体触媒を利用して化合物を製造する方法は、反応条件が温和であること、反応プロセスが簡略化できること、及び副生成物が少ないことで反応生成物の純度が高いこと等の利点があるため、多くの化合物の製造に用いられている。
　アミド化合物の製造においても、ニトリル化合物からアミド化合物に変換する酵素、ニトリルヒドラターゼが見出されて以来、盛んに生体触媒の利用が検討されている（特許文献１～６等）。また、プロセスも盛んに研究されており、回分反応、半回分反応、多槽連続反応、パイプリアクター等、多数の提案が行われている。
　例えば、特許文献５には、反応熱を効率的に除熱するための、冷却水温度と反応温度の差が開示されており、エネルギーコストを低減することにより、低コストでアミド化合物を製造する方法が示されている。
　また、特許文献６には反応時のアクリロニトリルの揮発を防ぎつつ、効率的な反応液の混合を行える、撹拌動力やフルード数が開示されており、低コストで省ニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法が示されている。
特開平１１－１２３０９８号公報 特開平７－２６５０９１号公報 特公昭５６－３８１１８号公報 特開平１１－８９５７５号公報 国際公開第２０１０／０３８８３２号 国際公開第２００９／１１３６５４号
　しかしながら、生体触媒を工業的に利用するには、低コストでアミド化合物を製造するだけでなく、製造されたアミド化合物が一定の品質を満たすことが望まれている。生体触媒法により製造されたアミド化合物水溶液には、不純物として生体触媒由来のタンパク質が含まれるため、得られたアミド化合物水溶液は発泡し易いという問題がある。そのため、アミド化合物水溶液を移液、運搬、貯蔵する際の取り扱いが難しくなる。さらに、アミド化合物を重合させてアミド化合物系重合体を得る際に、発泡によりアミド化合物水溶液が重合釜から溢流し、アミド化合物系重合体の収率が低下するという問題があった。
　特許文献１～６の方法では、不純物であるタンパク質によるアミド化合物水溶液の発泡を充分に抑制するこができない。
　本発明は、発泡性が低いアミド化合物水溶液を製造する方法を提供することを、主な目的とする。
　本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させることにより、得られたアミド化合物水溶液の発泡を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］に関する。
［１］　ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒の存在下にニトリル化合物を水和反応させてアミド化合物を製造する方法において、
　前記水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させる、アミド化合物の製造方法。
［２］　反応途中で前記反応液のｐＨを反応開始時におけるｐＨよりも上昇させる、［１］に記載のアミド化合物の製造方法。
［３］　前記反応液の総質量に対する前記アミド化合物の含有量が４０質量％未満である反応前半の少なくとも一部における前記反応液のｐＨよりも、前記アミド化合物の含有量が４０質量％以上となった反応後半における前記反応液のｐＨを高く設定して水和反応を行う、［１］又は［２］アミド化合物の製造方法。
［４］　前記反応液のｐＨを０．３～１．５上昇させる、［１］～［３］のいずれかに記載のアミド化合物の製造方法。
［５］　反応開始時における前記反応液のｐＨが６．６～７．５である、［１］～［４］のいずれかに記載のアミド化合物の製造方法。
［６］　前記反応前半における前記反応液のｐＨを６．６～７．５、前記反応後半における前記反応液のｐＨを７．５以上８．５未満に設定して水和反応を行う、［３］～［５］のいずれかに記載のアミド化合物の製造方法。
［７］　前記ニトリル化合物がアクリロニトリル又はメタクリロニトリルである、［１］～［６］のいずれかに記載のアミド化合物の製造方法。
［８］　前記アミド化合物がアクリルアミド又はメタクリルアミドである、［１］～［６］のいずれかに記載のアミド化合物の製造方法。
　本発明の方法によれば、生体触媒を用いてニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法において、水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させることにより、得られた反応液、すなわちアミド化合物水溶液の発泡を抑えることができるため、反応液の取り扱いが容易になる。
　本明細書において「～」で表される数値範囲は、「～」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味する。
　本明細書に開示する含有量、種々の物性値、性状値の数値範囲は、その下限値及び上限値を任意に組み合わせて新たな数値範囲とすることができる。
　実施形態に係るアミド化合物の製造方法は、ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒の存在下にニトリル化合物を水和反応させてアミド化合物を製造する方法である。本態様の実施形態の一例にあっては、水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させる。
　以下、本態様の実施形態の一例を説明する。
（１）ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒
　本実施形態において、ニトリルヒドラターゼとは、ニトリル化合物を加水分解して、対応するアミド化合物を生成する能力を持つ酵素をいう。ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒はニトリルヒドラターゼタンパク質そのものでもよいが、ニトリルヒドラターゼを含んだ動物細胞、植物細胞、細胞小器官、又は微生物の菌体、及びそれらの処理物でもよい。
　前記処理物としては、動物細胞、植物細胞、細胞小器官又は、微生物の菌体を破砕した破砕物、又は菌体から抽出された酵素（素酵素又は精製酵素）；動物細胞、植物細胞、細胞小器官、微生物の菌体又は酵素自体を担体に固定化したもの；等が挙げられる。
　また、前記処理物には、薬剤処理により増殖能を失わせた、動物細胞、植物細胞、細胞小器官又は、微生物の菌体も含まれる。薬剤処理により増殖能を失わせた微生物の菌体は「死滅化菌体」と呼ばれることもある。
　固定化方法としては、包括法、架橋法、担体結合法、等が挙げられる。包括法とは、高分子被膜によって被覆する方法である。架橋法とは、酵素を２個又はそれ以上の官能基を持った試薬、すなわち多官能性架橋剤で架橋する方法である。担体結合法とは、水不溶性の担体に酵素を結合させる方法である。
　固定化に用いる担体としては、例えば、ガラスビーズ、シリカゲル、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、カラーギナン、アルギン酸、寒天及び、ゼラチン等が挙げられる。
　このような微生物の代表例としては、例えばニトリルヒドラターゼ活性を持つロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｕｓ）属、ゴルドナ（Ｇｏｒｄｏｎａ）属、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、シュードノカルディア（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ）属、ジオバチルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、バクテリジューム（Ｂａｃｔｅｒｉｄｉｕｍ）属、マイクロコッカス（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）属、ブレビバクテリウム（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、コリネバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、ノカルディア（Ｎｏｃａｒｄｉａ）属、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）属、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、アシネトバクター（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ）属、キサントバクター（Ｘａｎｔｈｏｂａｃｔｅｒ）属、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属、リゾビウム（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ）属、クレブシエラ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）属、エンテロバクター（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ）属、エルウィニア（Ｅｒｗｉｎｉａ）属、パントエア（Ｐａｎｔｏｅａ）属、キャンディダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、エアロモナス（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）属、シトロバクター（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）属、アクロモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属等に属する微生物が挙げられる。
　より詳細には、特公昭５６－１７９１８号公報に記載のノカルディアｓｐ．Ｎ－７７５、特公平０６－５５１４８号公報に記載のロドコッカス・ロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ　ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）Ｊ－１、国際公開第２００５／０５４４５６号に記載のロドコッカス・ロドクロウスＮＣＩＭＢ４１１６４株、特開平０５－３０９８２号公報に記載のクレブシエラｓｐ．ＭＣＩ２６０９、特開平０５－３０９８３号公報に記載のエアロモナスｓｐ．ＭＣＩ２６１４、特開平０５－３０９８４号公報に記載のシトロバクター・フロンディ（Ｃｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ　ｆｒｅｕｎｄｉｉ）ＭＣＩ２６１５、特開平０５－１０３６８１号公報に記載のアグロバクテリウム・リゾゲネス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｒｈｉｚｏｇｅｎｅｓ）ＩＡＭ１３５７０及びアグロバクテリウム・トゥメファシエンス（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｆａｃｉｅｎｓ）、特開平０５－１６１４９５号公報に記載のキサントバクター・フラブス（Ｘａｎｔｈｏｂａｃｔｅｒ　ｆｌａｖａｓ）ＪＣＭ１２０４、エルウィニア・ニグリフルエンス（Ｅｒｗｉｎｉａ　ｎｉｇｒｉｆｌｕｅｎｓ）ＭＡＦＦ０３－０１４３５、特開平０５－２３６９７５号公報に記載のエンテロバクターｓｐ．ＭＣＩ２７０７、特開平０５－２３６９７６号公報に記載のストレプトマイセスｓｐ．ＭＣＩ２６９１、特開平０５－２３６９７７号公報に記載のリゾビウムｓｐ．ＭＣＩ２６１０、リゾビウムｓｐ．ＭＣＩ２６４３、リゾビウム・ロティ（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ　ｌｏｔｉ）ＩＡＭ１３５８８、リゾビウム・レグミノサーラム（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ　ｌｅｇｍｉｎｏｓａｒｕｍ）ＩＡＭ１２６０９及びリゾビウム・メリオティ（Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ　ｍｅｒｉｏｔｉ）ＩＡＭ１２６１１、特開平０５－１５３８４号公報に記載のキャンディダ・グイリエモンディ（Ｃａｎｄｉｄａ　ｇｕｉｌｌｉｅｒｍｏｎｄｉｉ）ＮＨ－２、パントエア・アグロメランス（Ｐａｎｔｏｅａ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｎｓ）ＮＨ－３及びクレブシエラ・ニュウモニアエ・スブスピーシス・ニュウモニアエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）ＮＨ－２６Ｔ２、特開平０６－１４７８６号公報に記載のアグロバクテリウム・ラジオバクター（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｒａｄｉｏｂａｃｔｅｒ）ＳＣ－Ｃ１５－１、特開平０７－２５４９４号公報に記載のバチルス・スミシー（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｍｉｔｈｉｉ）ＳＣ－Ｊ０５－１、特開平０８－５６６８４号公報に記載のシュードノカルディア・サーモフィラ（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ　ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）ＡＴＣＣ１９２８５、特開平０９－２７５９７８号公報に記載のシュードノカルディア・サーモフィラ（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ　ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）ＪＣＭ３０９５等を挙げることができる。
　特公平０６－５５１４８号公報に記載されるロドコッカス・ロドクロウスＪ－１株は、受託番号「ＦＥＲＭ　ＢＰ－１４７８」として、１９８７年９月１８日に独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１－１－１中央第６（以下、本明細書において同様））に寄託されている。
　国際公開第２００５／０５４４５６号に記載のロドコッカス・ロドクロウスＮＣＩＭＢ４１１６４株は、２００３年３月５日にＮａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｆｏｏｄ　ａｎｄ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｂａｃｔｅｒｉａ，Ｌｔｄ.（ＮＣＩＭＢ）（ＮＣＩＭＢ　Ｌｔｄ　Ｆｅｒｇｕｓｏｎ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｃｒａｉｂｓｔｏｎｅ　Ｅｓｔａｔｅ　Ｂｕｋｓｂｕｒｎ　Ａｂｅｒｄｅｅｎ　ＡＢ２１　９ＹＡ）に受託番号ＮＣＩＭＢ４１１６４として寄託されている。
　特開平０９－２７５９７８号公報に記載されるシュードノカルディア・サーモフィラ（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ　ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ　ＪＣＭ３０９５）は、受託番号「ＦＥＲＭ　ＢＰ－５７８５」として、１９９６年２月７日に独立行政法人製品評価技術基盤機構特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１－１－１中央第６）に寄託されている。
　本実施形態においては、前記微生物から選択される望ましい特性を有する１種を単独で、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
　ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子は、通常の分子生物学的手法によって微生物細胞内に導入及び発現可能である。これらの分子学的手法については、Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｆｒｉｔｓｃｈ　ａｎｄ　Ｍａｎｉａｔｉｓ，“Ｍｏｌｅｒｃｕｌａｒ　Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｍａｎｕａｌ”２ｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８９），Ｃｏｌｄ　Ｓｐｒｉｎｇ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｐｒｅｓｓを参照することができる。すなわち、本実施形態においては、天然のニトリルヒドラターゼ（野生型）又はその変異体（改良型）をコードする核酸を微生物細胞内で発現させて得られる酵素を用いることもできる。
　本実施形態においては、前記酵素から選択される１種を単独で又は、２種以上を組み合わせて用いることができる。
　野生型ニトリルヒドラターゼのアミノ酸配列はＧｅｎＢａｎｋ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／）等のＮＣＢＩのデータベースに公表されている。
　例えば、ロドコッカス・ロドクロウスＪ１（ＦＥＲＭ　ＢＰ－１４７８）由来のαサブユニットのアクセッション番号（Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ　Ｎｏ．）は「Ｐ２１２１９」であり、βサブユニットのアクセッション番号は「Ｐ２１２２０」である。また、ロドコッカス・ロドクロウスＭ８（ＳＵ１７３１８１４）由来のαサブユニットのアクセッション番号は「ＡＴＴ７９３４０」であり、βサブユニットのアクセッション番号は「ＡＡＴ７９３３９」である。さらに、シュードモナス・サーモフィラ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ）ＪＣＭ３０９５由来のαサブユニットのアクセッション番号は「１ＩＲＥＡ」であり、βサブユニットのアクセッション番号は「１ＩＲＥＢ」である。
　野生型のニトリルヒドラターゼ遺伝子が導入された形質転換体としては、アクロモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属のニトリルヒドラターゼで形質転換した大腸菌ＭＴ１０７７０（ＦＥＲＭ　Ｐ－１４７５６）（特開平８－２６６２７７号公報）、シュードノカルディア（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ）属のニトリルヒドラターゼで形質転換した大腸菌ＭＴ１０８２２（ＦＥＲＭ　ＢＰ－５７８５）（特開平９－２７５９７８号公報）、又はロドコッカス・ロドクロウス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ　ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ）種のニトリルヒドラターゼ（特開平４－２１１３７９号公報）で形質転換した微生物が例示されるが、これらには限定されない。
　野生型ニトリルヒドラターゼにアミノ酸置換を施した改良型（変異型）ニトリルヒドラターゼが知られている（特開２０１０－１７２２９５号公報、特開２００７－１４３４０９号公報、特開２００７－０４３９１０号公報、特開２００８－２５３１８２号公報、特開２０１９－０８８３２６号公報、特開２０１９－０８８３２７号公報、国際公開第２００５／１１６２０６号、国際公開第２０１２／１６４９３３号、国際公開第２０１２／１６９２０３号、国際公開第２０１５／１８６２９８号等）。
　本実施形態の方法においては、これらの改良型ニトリルヒドラターゼが導入された微生物を使用することもできる。
　これらニトリルヒドラターゼ活性を有する微生物、又はその処理物は、菌体の調製直後にアミド合成反応に用いることは勿論、菌体の調製後に保管し、必要に応じてアミド合成反応に使用することもできる。菌体を調製するための微生物の培養方法は、微生物の種類に応じて適宜選択できる。本培養の前に種培養を行ってもよい。
　ニトリルヒドラターゼ活性を有する微生物の菌体又は、その処理物は、回分反応に使用することもでき、連続反応に使用することもできる。また、反応形式は流動床、固定床、懸濁床等、適切な形式を選択できる。その際の反応液中での生体触媒温度は、水性媒体とニトリル化合物の混合に支障をきたさない限り、特に限定されるものではない。
（２）ニトリル化合物
　本実施形態の製造方法において原料として使用されるニトリル化合物は、ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒によりアミド化合物へ変換される化合物であれば特に限定されない。例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、サクシノニトリル、アジポニトリルのような脂肪族飽和ニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルのような脂肪族不飽和ニトリル、ベンゾニトリル、フタロジニトリルのような芳香族ニトリル及びニコチノニトリルのような複素環式ニトリルが挙げられる。本実施形態におけるニトリル化合物は、好ましくはアセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ｎ－ブチロニトリル、イソブチロニトリル等の炭素原子数２～４のニトリル化合物であり、特に本実施形態が効果を示すのは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アセトニトリルである。
（３）原料水
　原料として使用する水（原料水）は、アクリルアミドを生成する際に、アクリロニトリルとの水和反応に利用されるものである。水としては、純水；酸、塩類等を水に溶解した水溶液等が挙げられる。酸としては、リン酸、酢酸、クエン酸、ホウ酸、アクリル酸、ギ酸等が挙げられる。塩類としては、前記酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等が挙げられる。水の具体例としては、特に限定されるものではないが、例えば、純水、超純水、市水等の水；トリス緩衝液、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液等の緩衝液が挙げられる。原料水の２０℃におけるｐＨは、５～９が好ましい。
（４）生体触媒を用いた、ニトリル化合物からアミド化合物の製造
　本実施形態にかかる、ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒を用いてニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法は、以下の（i）～（iii）のいずれの反応を適用することもできる。
　（i）生体触媒、アクリロニトリル、原料水を含む反応原料を反応器に一度に全量仕込んでから反応させる方法（回分反応）
　（ii）反応原料の一部を反応器に仕込んだ後、連続的又は間歇的に残りの反応原料を供給して反応させる方法（半回分反応）
　（iii）反応原料の連続的又は間歇的な供給と、反応原料及び生成したアクリルアミドを含む反応混合物の連続的又は間歇的な取り出しとを行いながら、反応器内の反応混合物を全量抜き出すことなく連続的に製造する方法（連続反応）
　反応器の形式は、特には限定されず、例えば、撹拌型、固定層型、流動層型、移動層型、塔型及び管型等、種々の形式の反応器を用いることができる。これらの中でも、原料の分散及び混合を促進できる撹拌型が好ましい。形式の異なる反応器を組み合わせて連結することもできる。
　多槽連続反応で使用する装置は、直列に連結された２以上の反応槽を備え、各反応器内における生体触媒を用いた連続反応によってニトリル化合物と水からアミド化合物を製造するものである。より詳細には、連続反応装置では、最も上流に位置する反応器及びこれに連結された反応槽に初めて反応させる原料を添加して反応を開始させ、反応液を順次下流側に位置する反応槽へ移動させながら反応を進行させる。そして、最も下流に位置する反応槽から生成したアミド化合物を含む反応液、すなわち目的のアミド化合物水溶液を回収すればよい。回収した反応液から生体触媒を分離して、再度、反応槽へ供給してもよい。
　反応器（反応槽）の数は特には限定されず、反応条件等に応じて適宜選択することができる。例えば、２～２０個が好ましく、２～１２個がより好ましく、２～１０個がさらに好ましい。反応器には、必要に応じて並列的に連結されたものが存在しても構わない。反応器は、それぞれが独立したものであってもよく、大きな反応器を隔壁により複数に仕切ったものであってもよい。隔壁により仕切られた反応器である場合、隔壁で分けられたそれぞれの空間を１つの反応器とみなす。
　ニトリル化合物、生体触媒、原料水及びその他の助剤等の供給を行う槽は、最上流の１槽に限定されず、１槽であっても２槽以上の複数の槽であってもよい。後半（下流）の槽は反応の押切リ、熟成に用いられ、最下流の槽（最終槽）又はその上流に存在する槽から生成物を含む反応液を抜き出すことができる。
　原料の供給を行う槽の数、熟成等を行う槽の数は、反応条件、反応規模等に応じて適宜選択することができる。
　撹拌装置としては撹拌翼が好ましい。撹拌翼の形状も特には限定されるものではなく、例えば、パドル、ディスクタービン、プロペラ、ヘリカルリボン、アンカー、ファウドラー等が挙げられる。
　反応液中には、炭素原子数２以上の水溶性モノカルボン酸塩を添加することができる。水溶性モノカルボン酸塩を添加するタイミングは特には限定されず、最も上流側に位置する反応器中に添加し、当該反応液中に含まれる水溶性モノカルボン酸塩が反応液とともに下流側に移動することにより、各反応器中の反応液に含まれるようにすることもできる。また、反応を開始する前、又は反応を開始した後に、各反応器中に添加してもよい。
　炭素原子数２以上の水溶性モノカルボン酸塩を添加することにより、反応液中でのアクリルアミドの安定性を向上させることができる。
　水溶性モノカルボン酸塩は、飽和モノカルボン酸塩及び不飽和モノカルボン酸塩のいずれでもよい。飽和カルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、ｎ－カプロン酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、等が挙げられる。塩としては、前記飽和モノカルボン酸又は不飽和モノカルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩が挙げられる。これらの水溶性モノカルボン酸塩は、１種を単独で使用することもできるし、２種以上を併用することもできる。
　水溶性モノカルボン酸塩の添加量は、生成するアクリルアミドに対し、酸として２０～５０００ｍｇ／ｋｇが好ましい。
＜反応液のｐＨ制御＞
　本実施形態において、アクリロニトリルを水和してアクリルアミドを生成させる反応液のｐＨに関して、水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させる。水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させることにより、得られたアミド化合物水溶液の発泡を抑制し、発泡性を低くすることができるため、反応液の取り扱いが容易になる。
　反応液のｐＨ測定方法は、公知の方法を採用でき、例えば、指示薬法、金属電極法、ガラス電極法、半導体センサ法等が挙げられる。本実施形態においては、工業的に広く利用されているガラス電極法による測定が好ましい。
　実施形態の一例では、例えば、水和反応の途中で、反応液のｐＨを、反応開始時におけるｐＨよりも上昇させる。
　反応開始時における反応液のｐＨは、例えば６．６～７．５とすることができ、６．８～７．５とすることが好ましく、６．９～７．４とすることがより好ましく、７．０～７．３とすることが更に好ましい。反応開始時における反応液のｐＨを前記範囲内とすることにより、効率良くニトリル化合物からアミド化合物を得ることができる。
　反応液のｐＨを上昇させる際のｐＨの上昇幅は、０．３～１．５が好ましく、０．４～１．４がより好ましく、０．５～１．２がさらに好ましい。ｐＨの上昇幅が前記範囲内であれば、得られたアミド化合物水溶液の発泡を抑制しやすく、また水和反応の効率を向上させる効果が高い傾向がある。
　好適例では、反応前半における反応液のｐＨよりも反応後半の少なくとも一部におけるｐＨを高く設定して水和反応を行う。
　ここで、「反応前半」とは、「反応開始時点から反応液中のアミド化合物の濃度が４０質量％未満まで」を指し、「反応後半」とは、「反応液中のアミド化合物の濃度が４０質量％以上又は４０％を超えた時点以降」を指す。換言すると、反応液の総質量に対する生成物のアミド化合物の含有量が４０質量％未満である期間を反応前半といい、反応液の総質量に対する生成物のアミド化合物の含有量が４０質量％以上又は４０質量％超の期間を反応後半という。反応液の総質量は、着目する反応槽に入っている反応液全体の質量をいい、アミド化合物やニトリル化合物の質量を含む。
　反応後半の少なくとも一部における反応液のｐＨを反応前半における反応液のｐＨよりも高くすることにより、反応効率を下げることなく反応を行うことができ、更に得られたアミド化合物水溶液の発泡を抑制し、発泡性を低くすることができるので、反応液の取り扱いが容易になる。
　反応後半における反応液のｐＨは、反応後半の一部だけで反応前半における反応液のｐＨよりも高くしてもよく、反応後半の全体にわたって反応前半における反応液のｐＨよりも高くしてもよい。なかでも、得られたアミド化合物水溶液の発泡性を低くしやすいことから、反応後半の全体にわたって、反応後半における反応液のｐＨを反応前半における反応液のｐＨよりも高く設定することが好ましい。
　反応前半における反応液のｐＨは、例えば６．６～７．５とすることができ、６．８～７．５とすることが好ましく、６．９～７．４とすることがより好ましく、７．０～７．３とすることが更に好ましい。反応前半における反応液のｐＨを６．６～７．５とすることにより、効率良くニトリル化合物からアミド化合物を得ることができる。
　反応後半における反応液のｐＨは、例えば７．５以上８．５未満とすることができ、７．５～８．４とすること好ましく、７．６～８．３とすることがより好ましく、７．８～８．３とすることが更に好ましい。反応後半における反応液のｐＨを７．５以上とすることにより、反応液の発泡を十分に抑制することができる。反応後半における反応液のｐＨを８．５未満とすることにより、効率的なアミド化合物の製造を行うことができる。
　本実施形態において、反応後半における反応液のｐＨが反応前半における反応液のｐＨよりも高ければ、その差は限定されないが、例えば、反応後半における反応液のｐＨと反応前半における反応液のｐＨとの差を０．３～１．５とすることができ、０．４～１．４とすることが好ましく、０．５～１．２とすることがより好ましい。
　本実施形態において、反応液のｐＨを調整する方法は限定されない。反応液のｐＨに応じて適宜、酸又は塩基を反応液に添加することにより反応液のｐＨを調整することができる。
　酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。無機酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、沃化水素等のハロゲン化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜沃素酸、亜沃素酸、沃素酸、過沃素酸等のハロゲン化オキソ酸、硫酸、硝酸、燐酸、硼酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、蓚酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、乳酸、安息香酸等のカルボン酸やメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。
　これらの酸を使用するときは、気体、固体、液体のいずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体又は固体の状態のものを用いることが好ましい。酸を液体として用いる場合の酸の濃度は特には限定されず、適宜選択することができる。
　塩基としては、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニア等が挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジン等が挙げられる。
　これらの塩基を使用するときは、気体、固体、液体のいずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体又は固体の状態のものを用いることが好ましい。塩基を液体として用いる場合の塩基の濃度は特には限定されず、適宜選択することができる。
　アクリロニトリルを水和する際の反応温度、すなわち反応液の温度は、特には限定されないが、１０～５０℃であることが好ましく、１５～４０℃であることがより好ましく、２０～３５℃であることがさらに好ましい。反応温度を１０℃以上とすることにより、生体触媒の反応活性を充分に高めることができる。また、反応温度を５０℃以下とすることにより、生体触媒の失活を防ぐことができる。また、反応器の除熱負荷を低減させるために、供給する水又はアクリロニトリルは、反応温度よりも５℃以上低くして供給することが好ましい。
　触媒の量は、実際は触媒の実重量ではなくユニットで比較される。ニトリルヒドラターゼ活性では、１分間に１マイクロモルのアクリルアミドを精製する酵素量を１Ｕと定義する。本実施形態のニトリルヒドラターゼの比活性は、例えば、乾燥菌体ベースで５０Ｕ／ｍｇ以上、好ましくは８０Ｕ／ｍｇ以上、より好ましくは１００Ｕ／ｍｇ以上が挙げられる。
　以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。実施例中、「％」は「質量％」を示す。
〔生体触媒の調製〕
＜ロドコッカス・ロドクロウスＪ１菌由来の菌体触媒の作成＞
　前培養条件：
　（培地組成）
　フルクトース：２％、ポリペプトン：５％（日本製薬株式会社）、酵母エキス：０．３％（オリエンタル酵母工業株式会社）、ＫＨ２ＰＯ４：０．１％、Ｋ２ＨＰＯ４：０．１％、ＭｇＳＯ４　Ｈ２Ｏ：０．１％、ｐＨ７。
　（培養方法）
　５００ｍＬの三角フラスコに培地を１００ｍＬ分注して綿栓をし、１２１℃で２０分間、オートクレーブで滅菌した。Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ　ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ　Ｊ１（ＦＥＲＭ　ＢＰ－１４７８）を接種して、３０℃で４８時間振とう培養した。
　本培養条件：
　（培地組成）
　初期培地；酵母エキス：０．２％、ＫＨ２ＰＯ４：０．１％、Ｋ２ＨＰＯ４：０．１％、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：０．１％、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：０．００２％、硫安：０．０２５％、フルクトース：２％、尿素：２％、エタノール：０．４％、プルロニックＬ６１：０．１％（旭電化工業株式会社）、ｐＨ７。なお、「プルロニック」は登録商標である。
　後添加培地；フルクトース：２０％、エタノール：５％、硫安：６％、ｐＨ６．５。
　（培養方法）
　３Ｌのミニジャーファーメンターに初期培地２Ｌを分注し、１２１℃で２０分間のオートクレーブにより滅菌した。但し、フルクトース、エタノール及び尿素は、別途、無菌的にろ過して培地に加えた。ろ過にはアドバンテック東洋株式会社製の０．４５μｍのろ紙を使用した。
　槽内圧力０．０９８ＭＰａ、撹拌数６００ｒｐｍ、通気量１ｖｖｍ、ｐＨ７、温度３０℃で４３時間培養した後、５０ｍＭのリン酸バッファー（ｐＨ７．７）にて洗浄して、乾燥菌体重量１５％の菌体懸濁液を得た。
＜実施例１＞
　ジャケット冷却器付反応槽（内容積：１．３Ｌ）の７槽を直列に、１槽目から７槽目まで反応液が順に流通するように連結した。
　第１槽目に、５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を５２５ｍＬ／ｈｒ、アクリロニトリルを１５０ｍＬ／ｈｒ、及び、乾燥菌体重量１５％の菌体懸濁液を５０ｍＭリン酸緩衝液で４０倍希釈した、希釈菌体懸濁液を１００ｍＬ／ｈｒで連続的に供給した。第２槽目に、アクリロニトリルのみを１２０ｍＬ／ｈｒで連続的に供給し、第３槽目に、アクリロニトリルのみを１２０ｍＬ／ｈｒで連続的に供給し、第４槽目にアクリロニトリルのみを８０ｍＬ／ｈｒで連続的に供給して反応を開始した。
　第１槽から第７槽までの各槽の反応液量が１Ｌとなるように、各槽の反応液が流出するオーバーフロー管の高さの位置を調整し、オーバーフローにより次の槽へ反応液を送液した。第１槽から第７槽までの反応液温度がそれぞれ２０℃となるようにジャケットの冷却水（１０℃）を用いて温度制御した。
　２枚パドル翼（翼径：３５０ｍｍ、翼幅：１００ｍｍ）を用いて、第１槽から第７槽までの全ての反応器における反応液流体あたりの撹拌動力を０．０８ｋＷ／ｍ３となるように調整した（フルード数：０．０５７）。ここで、反応液流体あたりの撹拌所要動力は、各反応器における攪拌所要動力を液量（１Ｌ＝０．００１ｍ３）で除して算出した。
　各槽の反応液のｐＨをＫＣｌ補給形ｐＨ検出器で測定し、設定値となるように０．０６Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を自動添加してｐＨを調節した。
　第１，２，３，４，５，６，７槽の反応液のｐＨは、各々、７．２、７．２、７．２、７．５、７．７、８．０、８．０とした。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を屈折計（アタゴ社製：ＲＸ－５０００）で測定した。第１，２，３，４，５，６，７槽のアクリルアミド濃度は、１９、３１、３８、４３、４９、５０、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を、ガスクロマトグラフィー（カラム：Ｗａｔｅｒｓ社製、ＰｏｒａＰａｋ－ＰＳ、１ｍ、１８０℃；キャリアガス：ヘリウム；検出器：ＦＩＤ）により測定した。第７槽の未反応のアクリロニトリル（ＡＮ）は、１０ｐｐｍであり、反応効率が高かった。未反応のアクリロニトリル濃度が１００ｐｐｍ以下であると、アクリルアミドを重合するときの品質がより良好となる点でも好ましい。
　次に、５００ｍＬのメスシリンダーに第７槽の反応液を３００ｍＬ入れて、２５℃の恒温槽に１０分静置した。メスシリンダーの中心部、底から５ｍｍの位置にガラスボールフィルター（木下式ガラスフィルター５０４Ｇ）を入れて圧力０．５ｋｇ／ｃｍ３の空気を８００ｃｃ／ｍｉｎで通気させた。反応液が泡立ちはじめ、泡の高さが安定したところで通気を止めて、消泡するまでの時間を測定した。消泡するまでの時間が短いほど、生体触媒からアクリルアミド水溶液に持ち込まれたタンパク分が少ないことを示す。消泡するまでの時間は、３０秒以内であることが品質上求められている。消泡までの時間は５秒であり、要求される品質を満たした。
＜実施例２＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを６．８、７．０、７．５、８．３、８．３、８．３、８．３とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１８、３１、３６、４２、４８、５０、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は、２０ｐｐｍであり、反応効率が高かった。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、２秒であり要求される品質を満たした。
＜実施例３＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを６．８、６．８、６．８、８．３、８．３、８．３、８．３とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１８、３０、３５、４１、４７、４９、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は、３０ｐｐｍであり、反応効率が高かった。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、２秒であり要求される品質を満たした。
＜実施例４＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを７．５、７．５、７．５、８．５、８．５、８．５、８．５とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１８、３０、３４、４１、４７、４９、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は３００ｐｐｍであり、反応後半のｐＨが８．５未満に制御されている実施例１～３の方が反応効率は高かった。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、２秒であり要求される品質を満たした。
＜比較例１＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを全て７．０とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１９、３１、３６、４４、４９、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は、検出されず、要求される品質を満たした。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、１５０秒であり要求される品質を満たさなかった。
＜比較例２＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを全て７．５とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１８、３０、３６、４３、４９、５０、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は、１０ｐｐｍであり、要求される品質を満たした。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、８０秒であり要求される品質を満たさなかった。
＜比較例３＞
　第１、２、３、４、５、６、７槽の反応液のｐＨを全て８．０とした以外は、実施例１と同様に反応させた。
　反応開始から１日後、各反応槽のｐＨが設定した値を維持していることを確認した後、各反応槽内の反応液のアクリルアミド濃度を測定した結果、第１、２、３、４、５、６、７槽のアクリルアミド濃度は、１７、３０、３５、４１、４８、５０、５０％であり、第７槽から流出する反応液のアクリルアミド濃度は、目的濃度の５０％に到達した。また、第７槽の反応液のアクリロニトリル濃度を測定した結果、未反応のアクリロニトリル濃度は、１２０ｐｐｍであり、要求される品質を僅かに満たさなかった。
　第７槽の反応液を用いて消泡時間を測定した結果、４５秒であり要求される品質を満たさなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～３の結果をまとめると次の通りである。各反応槽毎の反応液の総質量に対するアミド化合物の含有量が４０質量％未満である反応前半（第１槽、第２槽、第３槽）においては、反応液のｐＨを第一のｐＨに設定してニトリル化合物の水和反応を行った。この水和反応により、反応液が第１槽から第３槽へ進むにつれて反応液中のアミド化合物の濃度が高まった。第３槽から第４槽に入った反応液の総質量に対するアミド化合物の含有量は４０質量％以上であり、第４槽以降の反応後半においては、反応液のｐＨを第二のｐＨに設定し、引き続き水和反応を継続させた。ここで、第二のｐＨは第一のｐＨよりも高いことを条件とした。その結果、実施例１～４のいずれにおいても、第７槽で得たアクリルアミド水溶液は、発泡が抑制されており発泡性が低かった。また、反応後半の第二のｐＨが８．５未満に制御されている実施例１～３は、第二のｐＨが８．５である実施例４に比べて未反応のアクリロニトリル濃度が低く、反応効率がより高かった。
　本発明は、アクリルアミドやメタアクリルアミド等のアミド化合物の工業生産において有用である。

Claims (8)

  1. 　ニトリルヒドラターゼ活性を有する生体触媒の存在下にニトリル化合物を水和反応させてアミド化合物を製造する方法において、
    　前記水和反応の途中で反応液のｐＨを上昇させる、アミド化合物の製造方法。
  2. 　反応途中で前記反応液のｐＨを反応開始時におけるｐＨよりも上昇させる、請求項１に記載のアミド化合物の製造方法。
  3. 　前記反応液の総質量に対する前記アミド化合物の含有量が４０質量％未満である反応前半における前記反応液のｐＨよりも、前記アミド化合物の含有量が４０質量％以上となった反応後半の少なくとも一部における前記反応液のｐＨを高く設定して水和反応を行う、請求項１又は２に記載のアミド化合物の製造方法。
  4. 　前記反応液のｐＨを０．３～１．５上昇させる、請求項１～３のいずれか一項に記載のアミド化合物の製造方法。
  5. 　反応開始時における前記反応液のｐＨが６．６～７．５である、請求項１～４のいずれか一項に記載のアミド化合物の製造方法。
  6. 　前記反応前半における前記反応液のｐＨを６．６～７．５、前記反応後半における前記反応液のｐＨを７．５以上８．５未満に設定して水和反応を行う、請求項３～５のいずれか一項に記載のアミド化合物の製造方法。
  7. 　前記ニトリル化合物がアクリロニトリル又はメタクリロニトリルである、請求項１又は２に記載のアミド化合物の製造方法。
  8. 　前記アミド化合物がアクリルアミド又はメタクリルアミドである、請求項１又は２に記載のアミド化合物の製造方法。
PCT/JP2024/009781 2023-03-17 2024-03-13 アミド化合物の製造方法 Ceased WO2024195653A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2025508356A JPWO2024195653A1 (ja) 2023-03-17 2024-03-13
EP24774791.8A EP4682261A1 (en) 2023-03-17 2024-03-13 Method for producing amide compound
AU2024240913A AU2024240913A1 (en) 2023-03-17 2024-03-13 Method for producing amide compound
KR1020257028384A KR20250138785A (ko) 2023-03-17 2024-03-13 아미드 화합물의 제조 방법
CN202480011960.XA CN120677247A (zh) 2023-03-17 2024-03-13 酰胺化合物的制造方法
US19/323,777 US20260009060A1 (en) 2023-03-17 2025-09-09 Method for producing amide compound

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023-043453 2023-03-17
JP2023043453 2023-03-17

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US19/323,777 Continuation US20260009060A1 (en) 2023-03-17 2025-09-09 Method for producing amide compound

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024195653A1 true WO2024195653A1 (ja) 2024-09-26

Family

ID=92841487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/009781 Ceased WO2024195653A1 (ja) 2023-03-17 2024-03-13 アミド化合物の製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20260009060A1 (ja)
EP (1) EP4682261A1 (ja)
JP (1) JPWO2024195653A1 (ja)
KR (1) KR20250138785A (ja)
CN (1) CN120677247A (ja)
AU (1) AU2024240913A1 (ja)
WO (1) WO2024195653A1 (ja)

Citations (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5617918B2 (ja) 1978-03-29 1981-04-24
JPS5638118B2 (ja) 1978-04-28 1981-09-04
JPH04211379A (ja) 1990-02-28 1992-08-03 Teruhiko Beppu ニトリルヒドラターゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子ｄｎａ、これを含有する形質転換体
JPH0515384A (ja) 1991-07-12 1993-01-26 Daicel Chem Ind Ltd アミド化合物の製造方法および新規な微生物
JPH0530983A (ja) 1991-08-05 1993-02-09 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH0530984A (ja) 1991-08-05 1993-02-09 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05103681A (ja) 1991-10-14 1993-04-27 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05161495A (ja) 1991-12-17 1993-06-29 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236976A (ja) 1992-02-28 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236977A (ja) 1991-09-12 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236975A (ja) 1992-02-28 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH0614786A (ja) 1992-04-30 1994-01-25 Sumitomo Chem Co Ltd アミド化合物の製造方法および使用される微生物
JPH0655148B2 (ja) 1987-09-18 1994-07-27 秀明 山田 アミドの生物学的製造法
JPH0725494A (ja) 1993-07-06 1995-01-27 Tec Corp 給紙ローラ機構
JPH07265091A (ja) 1994-03-30 1995-10-17 Mitsubishi Chem Corp アミド化合物の製造法
JPH0856684A (ja) 1994-08-16 1996-03-05 Mitsui Toatsu Chem Inc 微生物によるアミド化合物の製造法
JPH08266277A (ja) 1995-03-29 1996-10-15 Mitsui Toatsu Chem Inc 形質転換体を用いたアミド化合物の製造法
JPH09275978A (ja) 1996-02-14 1997-10-28 Mitsui Toatsu Chem Inc 新規なニトリルヒドラターゼ
JPH1189575A (ja) 1997-09-19 1999-04-06 Mitsui Chem Inc 微生物を用いたアミド化合物の製造方法
JPH11123098A (ja) 1997-10-23 1999-05-11 Mitsubishi Rayon Co Ltd アミド化合物の製造方法
WO2005054456A1 (en) 2003-12-02 2005-06-16 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Strain of rhodococcus rhodochrous ncimb 41164 and its use as producer of nitrile hydratase
WO2005116206A1 (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2007043910A (ja) 2005-08-05 2007-02-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2007143409A (ja) 2005-11-24 2007-06-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2008253182A (ja) 2007-04-04 2008-10-23 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2009113654A1 (ja) 2008-03-14 2009-09-17 ダイヤニトリックス株式会社 アミド化合物の製造方法
WO2010038832A1 (ja) 2008-10-03 2010-04-08 ダイヤニトリックス株式会社 アクリルアミドの製造方法
JP2010172295A (ja) 2009-01-30 2010-08-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ及びその製造方法
WO2012164933A1 (ja) 2011-05-31 2012-12-06 ダイヤニトリックス株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2012169203A1 (ja) 2011-06-07 2012-12-13 ダイヤニトリックス株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2015186298A1 (ja) 2014-06-06 2015-12-10 三菱レイヨン株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2019089727A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 三井化学株式会社 アミド化合物の精製方法
JP2023043453A (ja) 2021-09-16 2023-03-29 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 ソケット

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5927209B2 (ja) 1979-08-02 1984-07-04 兵衛 田中 大型デイ−ゼル機関用クラツキング残査油の超音波逆洗こし器による触媒粒子除去装置
JPH01123098A (ja) 1987-11-06 1989-05-16 Nippon Stainless Steel Co Ltd フェライト系ステンレス鋼板の製造方法
JPH0530982A (ja) 1991-08-05 1993-02-09 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法

Patent Citations (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5617918B2 (ja) 1978-03-29 1981-04-24
JPS5638118B2 (ja) 1978-04-28 1981-09-04
JPH0655148B2 (ja) 1987-09-18 1994-07-27 秀明 山田 アミドの生物学的製造法
JPH04211379A (ja) 1990-02-28 1992-08-03 Teruhiko Beppu ニトリルヒドラターゼ活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子ｄｎａ、これを含有する形質転換体
JPH0515384A (ja) 1991-07-12 1993-01-26 Daicel Chem Ind Ltd アミド化合物の製造方法および新規な微生物
JPH0530983A (ja) 1991-08-05 1993-02-09 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH0530984A (ja) 1991-08-05 1993-02-09 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236977A (ja) 1991-09-12 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05103681A (ja) 1991-10-14 1993-04-27 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05161495A (ja) 1991-12-17 1993-06-29 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236976A (ja) 1992-02-28 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH05236975A (ja) 1992-02-28 1993-09-17 Mitsubishi Kasei Corp アミド類の製造法
JPH0614786A (ja) 1992-04-30 1994-01-25 Sumitomo Chem Co Ltd アミド化合物の製造方法および使用される微生物
JPH0725494A (ja) 1993-07-06 1995-01-27 Tec Corp 給紙ローラ機構
JPH07265091A (ja) 1994-03-30 1995-10-17 Mitsubishi Chem Corp アミド化合物の製造法
JPH0856684A (ja) 1994-08-16 1996-03-05 Mitsui Toatsu Chem Inc 微生物によるアミド化合物の製造法
JPH08266277A (ja) 1995-03-29 1996-10-15 Mitsui Toatsu Chem Inc 形質転換体を用いたアミド化合物の製造法
JPH09275978A (ja) 1996-02-14 1997-10-28 Mitsui Toatsu Chem Inc 新規なニトリルヒドラターゼ
JPH1189575A (ja) 1997-09-19 1999-04-06 Mitsui Chem Inc 微生物を用いたアミド化合物の製造方法
JPH11123098A (ja) 1997-10-23 1999-05-11 Mitsubishi Rayon Co Ltd アミド化合物の製造方法
WO2005054456A1 (en) 2003-12-02 2005-06-16 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Strain of rhodococcus rhodochrous ncimb 41164 and its use as producer of nitrile hydratase
WO2005116206A1 (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2007043910A (ja) 2005-08-05 2007-02-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2007143409A (ja) 2005-11-24 2007-06-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2008253182A (ja) 2007-04-04 2008-10-23 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2009113654A1 (ja) 2008-03-14 2009-09-17 ダイヤニトリックス株式会社 アミド化合物の製造方法
WO2010038832A1 (ja) 2008-10-03 2010-04-08 ダイヤニトリックス株式会社 アクリルアミドの製造方法
JP2010172295A (ja) 2009-01-30 2010-08-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd 改良型ニトリルヒドラターゼ及びその製造方法
WO2012164933A1 (ja) 2011-05-31 2012-12-06 ダイヤニトリックス株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2012169203A1 (ja) 2011-06-07 2012-12-13 ダイヤニトリックス株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
WO2015186298A1 (ja) 2014-06-06 2015-12-10 三菱レイヨン株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2019088327A (ja) 2014-06-06 2019-06-13 三菱ケミカル株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2019088326A (ja) 2014-06-06 2019-06-13 三菱ケミカル株式会社 改良型ニトリルヒドラターゼ
JP2019089727A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 三井化学株式会社 アミド化合物の精製方法
JP2023043453A (ja) 2021-09-16 2023-03-29 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 ソケット

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAMBROOKFRITSCHMANIATIS: "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 1989, COLD SPRING HARBOR LABORATORY PRESS
See also references of EP4682261A1

Also Published As

Publication number Publication date
EP4682261A1 (en) 2026-01-21
AU2024240913A1 (en) 2025-08-14
KR20250138785A (ko) 2025-09-22
CN120677247A (zh) 2025-09-19
JPWO2024195653A1 (ja) 2024-09-26
US20260009060A1 (en) 2026-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2267143B1 (en) Process for production of amide compounds
US7749739B2 (en) Process for producing amide compound using microbial catalyst
WO2011138966A1 (ja) 微生物触媒を用いたアクリルアミドの製造方法
WO2012165415A1 (ja) アクリルアミドの製造方法
WO2024195653A1 (ja) アミド化合物の製造方法
US20260009061A1 (en) Method for producing amide compound
JP6149731B2 (ja) アクリルアミドの製造方法
KR101894617B1 (ko) 아크릴아미드 수용액의 제조 방법
JP2015080443A (ja) アミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置
JP4709186B2 (ja) 微生物触媒を用いたアミド化合物の製造方法
US20240093251A1 (en) Reactivity of Nitrile Hydratase by Aldehyde
JP2014113092A (ja) ポンプを用いるアミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置
JP2015073490A (ja) アミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置
JP2018113915A (ja) アミド化合物の精製方法およびアミド化合物の精製装置
JP2006006119A (ja) 微生物菌体の処理方法および処理装置、ならびに菌体触媒
JP2018201396A (ja) アミド化合物の精製方法
JP2018201395A (ja) アミド化合物の精製方法
JP2014079199A (ja) 原料混合供給によるアミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置
JP2017136049A (ja) アミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置
JP2014113089A (ja) アミド化合物の製造方法およびアミド化合物の製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24774791

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025508356

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: AU2024240913

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202480011960.X

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024240913

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20240313

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202517079502

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020257028384

Country of ref document: KR

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112025017169

Country of ref document: BR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202517079502

Country of ref document: IN

Ref document number: 202480011960.X

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025124130

Country of ref document: RU

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2025124130

Country of ref document: RU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

Effective date: 20251017

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

Effective date: 20251017

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

Effective date: 20251017

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

Effective date: 20251017

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024774791

Country of ref document: EP

Effective date: 20251017