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衣康酸的生產技術

目前,國際上只有美國、日本和俄羅斯生產衣康酸,美國Pfizer公司產量較大,壟斷國際市場。日本1971年開始引進美國專利進行消化吸收,自行生產衣康酸,僅有磐田化學公司獨家生產。另外日本的黑金化成株式會社和美國的Pfizer公司幾乎壟斷了衣康酸酯類的生產。產品質量上,美國、日本精制衣康酸標準要求衣康酸含量為≥99%。

目前,衣康酸的生產方法有合成法和發酵法,合成法又分為檸檬酸合成法和順酐合成法。檸檬酸合成法由於成本高工業上不宜采用;順酐合成法具有生產成本低,選擇性高等優點,但尚未實現工業化;而發酵法原料易得,工藝技術成熟,是目前國內外工業生產壹致采用的方法。

(1)檸檬酸合成法:將濃檸檬酸水溶液在減壓下(3O壹40 mmHg)加熱到280—300℃ ,即可分解為衣康酸酐和檸康酸,再從中分離提取衣康酸。該方法由於生產成本較高,應用受到限制。

(2)順酐臺成法:順酐與酵發生酯化反應,形成的酯與HX進行加成反應後與甲醛進行亞甲基化反應,再經水解即得衣康酸。該方法反應條件溫和,均相催化活性高,選擇性強,已達到工業化應用水平,而且原料豐富易得,生產成本較低,三廢少,可望成為衣康酸生產新方法。

(3)發酵法:以糖類作發酵原料,加入氮源和無機鹽,以吐曲黴為菌種,在適宜溫度下發酵,因生產工藝簡單,成本較低,目前國內外大多數廠家都用此法生產。發酵法的關鍵是發酵原料的選擇、菌種的選擇和培育以及產物的分離(包括板框過濾、離子交換,濃縮、結晶、離心、烘幹)。

目前國內外正開展用石化產品合成衣康酸的研究,並已取得壹定成就。中科院大連化物所和大連理工大學合作,經過3年研究,確定了壹條以石化產品為原料合成衣康酸的新工藝。該技術以順丁烯二酸酐為主要原料,經過酯化、加成、亞甲基化、水解等四步反應得到衣康酸

也可以用順丁烯二酸二酯為起始原料,省掉酯化反應。如以衣康酸雙酯作為產品出售應用,還可省掉水解這壹些。這樣,該臺成路線就簡化為加成、亞甲基化兩個關鍵反應,而且這兩個反應還可合為壹步。該路線有如下優點:① 原料豐富。我國現有順酐生產廠2O多家,年生產能力4萬t左右,天津中河、遼寧盤錦、錦西等新建順酐裝置投產後,生產能力將達到8萬t左右順酐市場供大於求,原料充足。② 衣康酸選擇性顯著提高。至今,文獻報導的以石油化工產品為原料的諸多技術路線有壹個***同的缺點,就是選擇性低,僅為3o%左右,在與發酵法競爭中處於劣勢,難以工業化。為此,大連化物所及大連理工大學提出的新的合成路線的關鍵是提高衣康酸的選擇性。他們采用以下幾項技術措施:(a)變順酐與甲醛直接反應為兩步反應,引入含活潑氫的加成試劑I-IX,先與順酐二酯加成,然後再與甲醛進行亞甲基化反應。HX為含雜原子的化合物,並可轉為副產品。(b)變多相催化為高選擇性的均相催化。(c)變氣壹固相反應為液相反應(d)變300~500℃ 高溫加壓反應為常溫常壓反應,由於反應條件溫和,避免了高溫下副反應的發生。

大連化物所及大連理工大學的小試初步結果顯示,采取以上措施,衣康酸選擇性比專利文獻報導的提高壹倍以上,能成為具有壹定競爭能力的新的衣康酸臺成路線,但目前尚未工業化。近年來,有關科研院所都在進壹步開發研究衣康酸生產新工藝,並取得了進展。

我國衣康酸的研究起步較早,但進展緩慢。近年來,取得了突破性進展,雲南、四川等地相繼進行了試生產。山東省食品發酵工業研究設計院采用以玉米澱粉為原料,深層發酵生產衣康酸的工藝,通過幾年的努力,經過小試、中試及工業性生產試驗證明,選育出的衣康酸高產突變株土曲黴(A.terreus) HA6080性能穩定,產酸率、轉化率高,分別達到6.0~7.0%和60%以上,且產雜酸少,耐高糖、抗汙染能力強,發酵速度快,周期短,生產條件溫和,易於控制,操作簡單,生產成本低,適合於工業化生產要求。該項目獲得1999年山東省科技進步壹等獎,2000年國家科技進步二等獎。

工業化開發的衣康酸產品經中國上海高分子材料測試中心及日本、韓國等國外客戶檢測,在外觀及內在質量上均優於國內同類產品,主要技術指標高於美國、日本標準,產品質量受到國內外用戶的高度評價,在美國、澳大利亞、印度、日本及臺灣等國家和地區的用戶中取得了良好的信譽。