专利名称：由来自发酵液的琥珀酸盐制备吡咯烷酮的方法
琥珀酸及其衍生物是用于许多有经济利益的产品的重要前体，例如在醇酸树脂和聚酯树脂、溶剂或许多特制化学品的制备中得到应用；参见Zeikus，Appl.Microbiol.Biotechnol，1999，545-552。吡咯烷酮，偶尔也称作pyrrolidinone，基本上通过石油化工方法从γ-丁内酯与氨的反应(2-吡咯烷酮)或者与甲胺的反应(N-甲基吡咯烷酮)或者笼统地与烷基胺的反应(N-烷基吡咯烷酮)制成。N-烷基吡咯烷酮，例如NMP，例如在电子工业中作为溶剂得到应用；2-吡咯烷酮是重要的溶剂和萃取剂，主要用作N-乙烯基吡咯烷酮制备用的中间体，而N-乙烯基吡咯烷酮又是一种重要的单体。
迄今，对于琥珀酸仅存在相对较小的市场，并且一般通过石油化工方法由马来酸酐或丁二醇制备琥珀酸，但是最近几年在发酵制备领域进行了大量研究，以使得在不久的将来作为C4化学品用中间体的琥珀酸的工业发酵制备似乎会成为可能；Miller，Varadarajan in Biotechnol.Prog.1999，15，845-854。用于从发酵液中分离琥珀酸或琥珀酸盐的众多纯化方法已有叙述。例如借助于过滤、结晶、萃取、电渗析、层析从发酵液中得到琥珀酸US5,034,105，US4,670,155，US5,814,498，US5,168,055，US5,958,744，US5,780,276，US5,143,834，US5,143,833，US5,412,126，US5,104,492，US4,670,155。
通常使经过纯化的琥珀酸及其盐、或其酯转化成N-烷基琥珀酰亚胺(US4,841,069，US4,814,464)或直接转化成2-吡咯烷酮(US3,080,377，US3,198,808，US3,681,387，US4,263,175)或NMP(US3,448,118，US5,157,127，US5,434,273，WO02/102772)。
从琥珀酰亚胺制备吡咯烷酮的工艺也有叙述。琥珀酰亚胺本身可以按照JP04282361在亚磷酸酯的存在下由琥珀酸和氨制备。SU1317890描述了由琥珀酸和尿素制备琥珀酰亚胺，然而，按照Zh.Obshch.Khim.，20，1950，1145，1149，1191，1195，可以使琥珀酰亚胺连同琥珀单酰胺一起在吡啶和硫酰胺的存在下由琥珀酸制成。制备琥珀酰亚胺的其它工艺例如在以下文献中得到描述Yakugaku Zasshi；62；1942；532，169，其中从琥珀酸和甲酰胺制成琥珀酰亚胺，Recl.Trav.Chim.Pays-Bas；75；1956；164，167；J.Indian Chem.Soc.；10；1933；111，114，其描述的是从琥珀酸和尿素制备琥珀酰亚胺，以及出版物J.Chem.Soc.；1931；443(从琥珀酸和碳酸铵制备琥珀酰亚胺)，Chem.Ber.；23；1890；3285(从琥珀单酰胺制备琥珀酰亚胺)和Justus Liebigs Ann.Chem.；49；1844；197(从琥珀二酰胺制备琥珀酰亚胺)。
Clarke，Org.Synth.1943，II，562描述了化学纯的琥珀酸二铵通过反应蒸馏以及随后的蒸馏而转化成琥珀酰亚胺。在第一阶段中，使琥珀酸二铵水溶液浓缩直至存在熔体为止，接着在第二阶段中将琥珀酰亚胺从塔顶蒸馏出来。例如，为了获得最大的纯度，将琥珀酰亚胺在95％乙醇中结晶。
DT2313386描述了琥珀酸在氨和磷酸三铵的存在下化学转化成琥珀酰亚胺。
WO02/102772描述了制备N-甲基吡咯烷酮的方法，其中将琥珀酸二铵氢化形成2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮的混合物。
在由通过发酵制成的琥珀酸及其衍生物的转化产物如吡咯烷酮的制备中，反应步骤的成功进行往往需要将中间体进行纯化。对于处理来自发酵液的琥珀酸或其衍生物(如盐或酯)，为了实现例如损害催化剂的成分(可能是营养成分、代谢副产物、细胞成分)的充分脱除，往往提出耗费时间和设备的工艺步骤，如结晶、沉淀、电渗析、萃取或层析。由于这些工艺步骤的组合常被描述成是必要的，尤其是对于琥珀酸及其盐而言，所以由此引起的成本迄今已经成为将发酵琥珀酸转化成相比低成本产物(如吡咯烷酮)的工业过程的障碍。另外，在一些上述处理工艺中，发酵中所用碱的循环不可能进行，这造成有关补料和处理的额外成本。
因而本发明的目的在于提供一种方法，其可以由含杂质的含琥珀酸盐溶液，即包含许多次要组分的溶液，例如发酵液廉价制备琥珀酰亚胺以及可能的转化产物、尤其是取代的和未取代的吡咯烷酮。
成为本发明基础的问题通过提供本文所述的本发明方法以及权利要求中限定的实施方案而得到解决。
因此，本发明涉及一种制备琥珀酰亚胺中间体或包含琥珀酰亚胺的组合物的方法，其中可以在进一步的本发明步骤中制备吡咯烷酮。本发明方法的特征在于本文所述的实施方案。
在一种实施方案中，本发明因此涉及用于制备化合物II或包含该化合物II的组合物的方法， (化合物II)所述方法包括至少下列步骤(a)提供包含化合物I的发酵液，该发酵液在另一实施方案中已经例如通过脱除生物质、杀菌和/或浓缩进行了预处理， (化合物I)其中R1可以是NH4+、H+或另外的阳离子，以及R2可以是NH4+、H+或另外的阳离子，其中至少R1或R2是NH4+；(b)使所述发酵液中的化合物I转化成化合物II；(c)同时地、间歇地或连续地蒸馏除去氨和/或水；
(d)随后在减压下蒸馏步骤(c)的蒸馏塔底物，以形成包含化合物II的馏出物；(e)分离化合物II或将步骤(d)的馏出物进行转化。
在步骤(c)中，将所述反应中形成的或者存在于所述发酵液中的水部分地或完全地蒸馏出来。氨仅在R1和R2是铵时才形成。另外，其它挥发性物质，特别是比琥珀酰亚胺轻的物质，也可以被蒸馏出来，例如在发酵中会作为副产物形成的乙醇。所述阳离子基本上是通常存在于发酵液或其配剂中的阳离子。在另一实施方案中，所述阳离子是单价阳离子，例如下列阳离子中的一种Na+和/或K+。在另一实施方案中，所述阳离子是二价阳离子，例如Mg2+和/或Ca2+。在另一实施方案中，存在不同阳离子的混合，例如Na+和/或K+。在另一实施方案中，所述阳离子是二价阳离子，如Mg2+和/或Ca2+和/或其它例如痕量元素的阳离子。
意外地，在本发明的方法中，以组合物获得化合物II，该组合物使得所述化合物II以及组合物中的任意其它成分能够直接进一步转化，例如在氢化中转化，而不需要一个或多个进一步的纯化步骤。特别是考虑到原料是“发酵液”，这是令人惊讶的。有利地，本发明的方法也将存在于所得混合物中的衍生物，如琥珀酸的单酰胺转化成吡咯烷酮，以使得尽管在本发明方法的反应之前所述发酵液包含许多次要组分，但都令人惊讶地，琥珀酰亚胺均匀转化。
发酵方法中制成的代谢产物的处理往往需要特定的纯化步骤，因为未转化的或不完全转化的培养基成分；培养基成分的降解产物；所形成的副产物及其降解产物；裂解细胞所释放的成分及其降解产物，例如盐类、多糖、蛋白质、肽和氨基酸、胺、酰胺、有机酸、醇、醛和/或酮，特定的降解产物和/或其它有机和无机化合物，这些会抑制进一步的化学反应或者无法达到没有中间体纯化的后继反应所容许的纯化效果。有利地，化合物I是热稳定的。在本发明的方法中，省去了所述化合物I耗时且昂贵的纯化步骤，例如层析、电渗析或结晶。另外有利的是将所有形成的氨以氢氧化铵水溶液的形式回收，并且可以再用于发酵中。本发明的方法使催化剂受所述发酵液次要成分毒害的风险降低，并使最终产物的蒸馏纯化变容易，因为在化合物II或包含化合物II的组合物的蒸馏中除去了大多数来自发酵的副产物。
因此，在优选的实施方案中，使化合物II和/或以上提及的衍生物例如像以下所述的那样，尤其是在氢化中，没有进一步分离或中间纯化地进行反应。
因此，在本方法的另一实施方案中，将形成的氨回收并且优选再次用于所述发酵中，例如作为氢氧化铵水溶液。
化合物I至化合物II的转化形成中间体化合物IIa和化合物IIb化合物IIa(琥珀单酰胺) 其中R3可以是H+或另一种阳离子，优选是培养基成分的阳离子，如以上列举的阳离子或NH4+；和/或化合物IIb(琥珀二酰胺) 根据选择参数，在本发明的方法中化合物II和/或IIa和/或IIb的具体比例可以改变和确定。在一种实施方案中，在温度区间的较高区域中的停留时间较长，并且将形成的水和形成的所有氨基本上完全地蒸馏出来，例如达到至少50％的程度，优选达到60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或更高的程度。优选完全蒸馏出水。因此，在一种实施方案中，本发明涉及本发明制备包含琥珀酰亚胺和/或琥珀单酰胺和/或琥珀二酰胺的组合物的方法。
在一种实施方案中，在本发明的方法中，选择参数以便获得包含化合物II的熔体。因此，在一种实施方案中，温度在所述熔体的熔点以上。琥珀酰亚胺的熔点在约120℃-130℃之间；含琥珀酰亚胺的熔体的熔点根据含杂质的程度而在琥珀酰亚胺的熔点以下。在一种实施方案中，将熔体保持在大于120℃的温度下，例如大于126℃。
在一种实施方案中，水和/或氨和任何其它相对挥发性物质的蒸馏基本上与所述反应平行进行。
按照本发明，在一种实施方案中，在水和氨的蒸馏之后进行琥珀酰亚胺的蒸馏。
在一种实施方案中，本发明涉及包含琥珀酰亚胺以及至少琥珀单酰胺或者至少琥珀单酰胺和琥珀二酰胺的组合物。根据选择工艺参数，本发明的方法形成包含不同比例的琥珀酰亚胺、琥珀酸、琥珀单酰胺和/或琥珀二酰胺的混合物。优选基本上除去残余的次要发酵成分。有利地，在本发明的方法中，不管步骤(c)之后蒸馏塔底物中琥珀酰亚胺和琥珀单酰胺和/或琥珀二酰胺的存在比例，所得到的产物令人惊讶地能够提供允许未经进一步处理而反应的形态的琥珀酰亚胺、琥珀单酰胺和/或琥珀二酰胺。
因此在一种实施方案中，未经进一步处理而使步骤(d)的馏出物反应或进一步加工步骤(d)的馏出物。特别地，在一种实施方案中，可以使步骤(d)的馏出物无需进一步处理地转化成吡咯烷酮，或者解离成琥珀酸或其盐或琥珀酸衍生物。
令人惊讶地，可以使步骤(d)的包含化合物II、IIa和/或IIb的蒸馏产物通过还原直接进一步转化成化合物IIIa。特别是令人惊讶地，本发明中包含化合物II和IIa和/或IIb的组合物的还原，不仅使化合物II而且可能通过中间体化合物II使化合物IIa和IIb转化成化合物IIIa。因此，在一种实施方案中，通过本文所述的本发明进一步的工艺步骤，高产率地使步骤(d)的馏出物转化成2-吡咯烷酮。
任选地，可以进一步处理熔体的化合物II，如琥珀酰亚胺或包含琥珀酰亚胺、琥珀酸、琥珀单酰胺和/或琥珀二酰胺的组合物，例如进一步纯化。
因此在一种实施方案中，本发明涉及一种用于制备化合物IIIa或包含化合物IIIa的组合物的方法， (化合物III)其中R4是H(化合物IIIa)，或其中所述方法包括权利要求1或2的方法步骤，接着(f)将化合物II还原成化合物III。
令人惊讶地，因而本方法可以将存在于发酵液中的化合物I通过转化为化合物II以及简单的蒸馏等而转化成化合物IIIa和/或IIIb，或者转化成化合物IIa和/或IIb，避免了化合物I借助于电渗析、结晶、萃取等的昂贵纯化步骤。
因而特别地，本发明的方法有利地可以根据需要制备取代的或未取代的吡咯烷酮，尤其是2-吡咯烷酮。因此，在一种实施方案中，如下所述的还原是氢化。
特别有利的是，本发明方法廉价且没有耗时纯化步骤地提供了主要包含2-吡咯烷酮的组合物。在一种实施方案中，按照本发明制备的2-吡咯烷酮不含任何NMP。
因而在一种实施方案中，本发明涉及一种用于制备化合物IIIb或包含该化合物IIIb的组合物，特别是包含化合物IIIa和IIIb的组合物的方法， (化合物III)
其中对于化合物IIIa，R4是H；和其中对于化合物IIIb，R4是支化或未支化的具有1-20个碳原子的烷基，其具有0-1个OH或NH2基团；其中所述方法包括权利要求3的方法步骤，接着(g)在步骤(f)期间或之后，将化合物IIIa完全地或部分地烷基化以获得化合物IIIb。
为了制备经取代的吡咯烷酮，可以向氢化工艺中加入合适的烷基化剂，例如以下提及的烷基化剂。对于N-烷基吡咯烷酮的制备，特别优选使用直链或支链的C1-C20醇或烷基胺，优选直链或支链的C1-C4醇，如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，或者相应的胺，如甲胺、乙胺、丁胺或丙胺。在一种实施方案中，因而在甲醇或乙醇的存在下进行烷基化。
因此在一种实施方案中，将本发明方法中制备的2-吡咯烷酮转化成经取代的吡咯烷酮，如羟乙基吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮(NMP)，或其混合物。有利地，选择工艺参数，使2-吡咯烷酮转化成2-吡咯烷酮与经取代的吡咯烷酮，尤其是NMP的预定混合物，或者基本上完全转化成经取代的吡咯烷酮。选择参数，可以确定反应程度以及由此产物混合物中的产物分布。在一种实施方案中，在烷基化剂，例如烷基胺或羟烷基胺或烷基二胺等的胺的存在下使化合物II转化。烷基化剂，例如烷基胺或羟烷基胺或烷基二胺与化合物II的摩尔比越高，越多的化合物IIIb形成在与IIIa的混合物中。
在本发明方法的一种实施方案中，通过厌氧或有氧发酵或有氧和厌氧发酵的组合，优选通过碳源的发酵，制成所述发酵液，所述碳源例如是油类或醇类，尤其是甘油、乙醇、甲醇、L-山梨糖或D-山梨糖醇，或者糖类，如C6或C5糖，尤其是葡萄糖、蔗糖、阿拉伯糖、木糖或CO2，或H2，其以纯物质形式或者例如作为糖蜜或所提及物质或其前体例如淀粉，例如与酶一起的混合物，或者其它可能的含碳组合物，如纤维素，其例如以用过的纸张、木材废料或含淀粉植物成分的形式。
对于发酵，例如使用原核或真核微生物，例如细菌，如大肠杆菌(E.coli)，Anaerobiopirillum succiniproducens，Actinobacillus succinogenes，Mannheimia succiniproducens或产生琥珀酸的其它细菌或真菌。
在一种实施方案中，所述发酵中，将微生物，如大肠杆菌在形成生物质的有氧生长阶段之后转移到厌氧条件下。琥珀酸盐的合成在该厌氧阶段中进行。这两个培养步骤尤其可以在复合培养基中进行。在另一实施方案中，所述发酵中，微生物，尤其是大肠杆菌在厌氧阶段中的培养用基本培养基进行。另一实施方案包括细胞的重复循环以及厌氧生长阶段在复合培养基或基本培养基中进行。
所述发酵可以在搅拌发酵罐、泡罩塔和环管反应器中进行。包括搅拌器类型和几何构造的可能实施方案的全面综述可以在“ChmielBioprozesstechnikEinführung in die Bioverfahrenstechnik，Band 1”[ChmielBioprocess TechnologyIntroduction into BioprocessTechnology，volume 1]中找到。在工艺设计中，下列所属领域的技术人员已知的或者在例如“Chmiel，Hammes and BaileyBiochemicalEngineering”中有说明的变化方案通常是可利用的，例如在生物质的循环下或者没有该循环下的分批、补料分批、反复补料分批或连续的发酵。根据生长菌株，为了获得好的产率可以/必须喷射氧气、二氧化碳、氢气或氮气。
在本发明方法中所述发酵液内的反应之前，可以将发酵液进行预处理；例如，可以除去发酵液中的生物质。用于除去生物质的工艺是所属领域的技术人员已知的，例如过滤、沉积和浮选。因此，可以例如用离心机、分离器、倾析器、过滤器或在浮选设备中除去生物质。为了几乎完全地得到有价值的产物，生物质的洗涤往往是可取的，例如以渗滤形式。方法的选择取决于发酵液中的生物质含量和该生物质的性质，以及该生物质与所述有价值产物的相互作用。
在一种实施方案中，可以将所述发酵液进行灭菌或巴氏杀菌。
在另一实施方案中，将发酵液浓缩。该浓缩或蒸发可以根据需要间歇地或连续地进行。应当选择压力和温度范围，以使得一方面没有发生产物损害，另一方面需要最低限度使用设备和能量。特别是对多级蒸发的压力和温度阶段的选择要使得能够节约能量。
就设备而言，为此目的可以使用搅拌罐、降膜蒸发器、薄膜蒸发器、强制循环闪蒸器以及自然或强制循环模式的其它蒸发器设计。
因此，术语“发酵液”要理解为指基于发酵工艺的水溶液，其未经处理或者已经例如像本文所述那样的经过处理。
根据工艺参数的选择，本发明的方法在步骤(b)的反应和蒸馏中形成包含琥珀酸、琥珀单酰胺、琥珀酰亚胺和琥珀二酰胺产物等的混合物。这些不同产物的比例可以例如通过选择停留时间、温度、或者水和氨含量来改变。残余的次要发酵成分在蒸馏中基本除去。令人惊讶地，可以使琥珀酸、琥珀单酰胺、琥珀酰亚胺和琥珀二酰胺的混合物以高产率转化成吡咯烷酮，尤其是2-吡咯烷酮。在本发明方法的一种实施方案中，选择所述反应的反应参数，以使得当蒸馏流出物的温度保持在熔点以上时，优选在＞130℃时，形成基本上包含琥珀酰亚胺的熔体。
用于制备琥珀酰亚胺的工艺可以连续地或间歇地进行。
在连续工艺中，在下列条件下进行所述反应和蒸馏(i)优选地，除去生物质和/或纯化所述发酵液；(ii)优选地，浓缩所述发酵液；(iii)蒸馏除去副产物，如H2O和NH3，并且在例如约100-约300℃、更优选约150-约200℃、最优选约170℃的温度下，例如在标准压力下，使所述发酵液中的化合物I转化，直至熔体存在为止；和(iv)优选地，在例如约150-约300℃、优选约200-约300℃、更优选在约250℃下，例如在标准压力下，进行补充反应例如基本上小于约2h、例如约0.5h-约1h；和(v)例如在约150℃-300℃、优选在大于170℃和小于270℃、更优选在约220℃-约250℃的温度下，蒸馏除去化合物II以及适当的话化合物IIa和IIb，所述温度以及压力当然很大程度上取决于所述组合物、次要组分和脱除程度，以及例如在标准压力或减压下，优选在0.01-1000mbar、优选1-100mbar的压力下进行例如对于除去次要组分的纯化。
在一种实施方案中，在下列条件下进行所述反应和蒸馏(i)优选地，除去生物质和/或纯化所述发酵液；(ii)优选地，浓缩所述发酵液；(iii)蒸馏除去副产物，如H2O和NH3，以及在RT直至约300℃的温度下，优选在标准压力下，使化合物I转化；和(iv)优选地，在例如约150-约300℃、优选约200-约300℃、更优选在约250℃下，例如在标准压力下，进行补充反应例如小于约2h、更优选约0.5h-约1h；和(v)优选地，随后在减压以及约150-约300℃、优选170-250℃下过蒸馏(overdistilling)反应混合物，例如通过蒸馏除去次要组分以便纯化，更优选在例如约185-约195℃的温度下，例如在标准压力或减压下，优选在约0.01-约1000mbar、优选1-100mbar、更优选约25mbar的压力下。
在一种实施方案中，本发明的方法包括所提及的全部工艺步骤(i)-(iii)，尤其是在所述的压力和所述温度下。优选的是，在每种情形中的优选条件下进行所述工艺。
步骤(i)中的反应可以例如在搅拌罐或其它反应器中，在各种蒸发器类型如降膜蒸发器中、在蒸馏塔中或其组合中进行。
所用的反应干燥器也可以是喷雾干燥器或喷雾造粒机，在这种情形下产物以固体形式存在，并且此后为了纯化或进一步反应不得不将其再溶解或熔化。
步骤(iii)中除去的次要组分优选是乙酸酯、乳酸酯、甲酸酯和培养基成分(例如盐类、蛋白质、糖类、氨基酸、酵母提取物)。取决于原料，琥珀酰亚胺的含量优选大于50％、60％或70％，优选大于80％，甚至更优选大于85％。例如，在连续方式中，用底部物稀释剂、特别是与PluriolP600和基本培养基混合的DAS，获得纯度为85％或更大的琥珀酰亚胺，当在生物质脱除之后使用发酵液(用基本培养基发酵)并补充合成DAS时，获得纯度87％或更大的琥珀酰亚胺。
在间歇方式中，当使用以基本培养基补充的DAS时，可以获得70-98％琥珀酰亚胺或更大的纯度。
可替换地，对于向琥珀酰亚胺的转化及其蒸馏，也可以借助于琥珀酸的释放和结晶，借助于膜工艺、特别是电渗析，借助于层析或萃取，或者所属领域技术人员已知的其它工艺，实现从琥珀酸二铵中除去次要组分的纯化。
在一种实施方案中，向发酵液中加入1-50％、优选小于30％的底部物稀释剂，例如聚亚烷基二醇，如Pluriol(商品名)、特别是Pluriol P600(商品名)，或硅油，例如Baysilone(商品名)，或石蜡油。
因此，在一种实施方案中，本发明涉及一种组合物，例如一种熔体，其包含化合物II和底部物稀释剂，例如聚亚烷基二醇，如Pluriol(商品名)、特别是Pluriol P600(商品名)，或硅油，例如Baysilone(商品名)，或石蜡油，例如具有Pluriol P600底部物稀释剂。
优选使用足够的底部物稀释剂以通过充分降低粘度和保持反应混合物的可搅拌性而改进所述反应和蒸馏。
在一种实施方案中，本发明涉及可通过本发明方法得到的组合物。
具体地，在制备取代的或未取代的吡咯烷酮的情况下，在本发明的方法中由DAS制备琥珀酰亚胺是有利的，因为即使在不完全转化的情况下，也可以进一步处理DAS、琥珀单酰胺和琥珀二酰胺以及琥珀酰亚胺的混合物。因此，在本发明方法的一种实施方案中，化合物II或包含化合物II和任选的化合物IIa和IIb的组合物向化合物III的还原通过氢化进行，例如可以在布置成悬浮或固定形式的均相或多相催化剂的存在下用氢的催化氢化，或者用复合氢化物进行氢化，或者转移氢化，其中例如醇类如甲醇或异丙醇形成醛或酮时释放出氢，用于氢化。
在优选的实施方案中，化合物II的还原是催化氢化，并且可以在气相或液相中进行。
可用的反应器包括常用于氢化的所有类型，例如间歇式反应器，例如搅拌反应器，或连续式反应器所用的反应器可以例如是管式反应器、管束反应器、轴式反应器或流化床反应器。
可以在一个阶段或几个阶段中进行氢化，例如用主反应器和补充反应器。在这种情况下，主反应器至少在液相中优选在除热的外部循环下运行，补充反应器优选是直通型(straight pass)，以获得最大的转化。用于液相或气相中的反应压力可以是以下提及的压力。
在吡咯烷酮的制备中，可以在加入氨的情况下进行氢化，然而这不是必要的。当加入氨时，可以抑制γ-丁内酯的形成，这使得反应流出物的处理容易。基于所用的反应物，以至多10倍、优选至多5倍、更优选至多2倍的摩尔过量使用氨。
在处理中，一般可以使存在并且仍然有待完全转化的产物再循环以提高产率。上述产物例如是酰亚胺或二酰胺。
用于本发明方法中的氢化催化剂一般可以是适合氢化羰基的多相催化剂，也可以是均相催化剂。可以将它们以固定床形式或者以移动形式使用，例如在流化床反应器中使用。其实例描述在例如Houben-Weyl，Methodender Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]，卷IV/1c，第16-26页。在这些氢化催化剂中，优选包含元素周期表第11、6、7、8、9、10、13、14和15族的一种或多种元素的那些催化剂，特别是含铜、铼、锰、钴、钌、铑、镍、钯、铁、铂、铟、锡和锑。特别优选含铜、钴、钌或铼的催化剂。
用于本发明方法中的催化剂可以例如是所谓的沉淀催化剂。所述催化剂可以如下制成从其盐溶液中、特别是其硝酸盐和/或乙酸盐溶液中，例如通过加入碱金属和/或碱土金属氢氧化物和/或碳酸盐溶液，如微溶的氢氧化物、氧化物水合物、碱式盐或碳酸盐，使其催化活性组分沉淀，然后干燥所得到的沉淀物，接下来通过在一般约300-约700℃、特别是约400-约600℃下煅烧而使其转化成相应的氧化物、混合氧化物和/或混合价态的氧化物，通过用氢或含氢气体在一般约50-约700℃、特别是约100-约400℃下处理使它们还原成所关注的金属和/或低氧化态的含氧化合物，并转化成实际的催化活性形式。一般而言，还原进行至不再生成水为止。在含有载体材料的沉淀催化剂的制备中，可以使催化活性组分在所述载体材料的存在下沉淀。还可以有利地使催化活性组分从同时具有载体材料的所述盐溶液中沉淀。
在本发明的方法中，优选使用包含沉积在载体材料上的催化氢化的金属或金属化合物的氢化催化剂。除了上述沉淀催化剂以外，该催化剂除包含催化活性组分以外另外还包含载体材料，适合本发明方法的载体材料一般是已经将催化氢化组分例如通过浸渍施加到载体材料上的那些。将催化活性金属施加到载体上的方法一般并非关键，而且可以以多种方式实现。例如通过用所关注元素的盐或氧化物的溶液或悬浮液浸渍、干燥并且随后借助于还原剂、优选用氢或复合氢化物将金属化合物还原以得到该金属或低氧化态的化合物，从而可以将催化活性金属施加到这些载体材料上。将催化活性金属施加到这些载体上的另一种方法在于，用所述催化活性金属的易热分解的盐如硝酸盐、或者易热分解的络合物例如羰基或氢化(hydrido)络合物的溶液浸渍载体，并且为了将所吸附的金属化合物热分解，将如此浸渍的载体加热至300-600℃的温度。该热分解优选在保护气体氛围下进行。适合的保护气体例如是氮气、二氧化碳、氢气或惰性气体。催化活性金属还可以通过气相沉积或通过火焰喷射沉积在催化剂载体上。催化活性金属在这些负载催化剂中的含量原则上并非本发明方法成功的关键。对于所属领域技术人员不证自明的是，催化活性金属在这些负载催化剂中的较高含量比较低含量可以产生更高的时空产率。一般而言，使用催化活性金属含量基于整个催化剂为约0.1-约90wt％、优选约0.5-约40wt％的负载催化剂。由于这些含量数据基于包含载体材料在内的整个催化剂，然而不同的载体材料具有十分不同的比重和比表面积，因此在对本发明方法的结果没有不利影响的情况下，这些值也可以在上述数据以上或以下。要认识到，还可以将多种催化活性金属施加到特定的载体材料上。另外可以例如通过DE-A2519817、EP-A1477219和EP-A285420的方法将催化活性金属施加到载体上。在按照上述文献的催化剂中，催化活性金属以合金形式存在，这通过热处理和/或还原得到，例如通过用上述金属的盐或络合物浸渍得到。
沉淀催化剂和负载催化剂的活化也可以借助于存在的氢在反应开始时直接进行，但是这些催化剂优选在使用前单独进行活化。
所用的载体材料一般可以是铝和钛的氧化物、二氧化锆、二氧化硅、氧化铝例如蒙脱土，硅酸盐如硅酸镁或硅酸铝，沸石如ZSM-5或ZSM-10沸石，以及活性炭。优选的载体材料是铝氧化物、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆和活性炭。要认识到，不同载体材料的混合物也可以用作适用于本发明方法中的催化剂的载体。
可用于本发明方法中的多相催化剂的实例包括活性炭上的钴、二氧化硅上的钴、氧化铝上的钴、活性炭上的铼、二氧化硅上的铼、活性炭上的铼/锡、活性炭上的铼/铂、活性炭上的铜、铜/二氧化硅、铜/氧化铝、亚铬酸铜、亚铬酸铜钡、铜/氧化铝/氧化锰、铜/氧化铝/氧化锌，还有按照DE-A3932332、US-A3449445、EP-A44444、EP-A147219、DE-A3904083、DE-A2321101、EP-A415202、DE-A2366264、EP0552463和EP-A100406的催化剂。
为了由琥珀酰亚胺和琥珀酸二铵制备经取代的吡咯烷酮，可以在加入相应醇或胺的情况下进行氢化。
在另一实施方案中，本发明的方法中将2-吡咯烷酮在气相或液相中烷基化。在优选的实施方案中，使2-吡咯烷酮在气相中烷基化以得到支化的或未支化的C1至C20-N-烷基吡咯烷酮或者支化或未支化的N-羟烷基吡咯烷酮或者支化或未支化的氨基烷基吡咯烷酮；特别优选烷基化成N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N-乙基吡咯烷酮。在这种情况下，在100-400℃、优选140-370℃、更优选180-350℃的温度以及0.2-50bar、优选0.7-40bar、更优选0.8-20bar的(绝对)压力下，使吡咯烷酮与醇、烷基胺、羟烷基胺或二烷基胺反应。优选醇。优选加入过量的烷基化剂，即以吡咯烷酮计为1.01-10摩尔当量。优选1.1-3摩尔当量。使用具有酸性或碱性位的催化剂。通常这些是氧化物催化剂，例如铝氧化物、硅氧化物、钛氧化物或混合氧化物，例如氧化铝、沸石等。
为了制成经取代的吡咯烷酮，还可以向氢化中特别加入以下提及的烷基化剂。为制成N-烷基吡咯烷酮，特别优选使用直链或支链的C1至C20-醇或-烷基胺，优选直链或支链的C1至C4醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，或相应的胺例如甲胺、乙胺、丁胺或丙胺。在一种实施方案中，因此在甲醇或乙醇的存在下进行烷基化。
当目的是例如制备NMP时，可以在甲醇或甲胺的存在下进行氢化。烷基化剂过量越多，相应产物的比例会越高。当不期望吡咯烷酮和相应的取代吡咯烷酮的混合物时，可以在蒸馏处理后将吡咯烷酮循环至反应中。
在一种实施方案中，本发明的方法中将琥珀酰亚胺氢化成2-吡咯烷酮。
在一种实施方案中，所述还原是气相或液相氢化，其在下列条件下进行(i)在约80℃-约330℃、优选约120℃-约300℃、更优选约150℃-约280℃的温度下；(ii)用适合羰基氢化的均相或多相催化剂，优选包含元素周期表第11、6、7、8-10、13、14或15族的一种或多种元素的催化剂；优选基于铜、铼、锰、钴、钌、铑、镍、钯、铁、铂、铟、锡或锑的催化剂，更优选基于铜、钴、钌或铼的催化剂；(iii)气相中在约为标准压力至约130bar、优选约2-约100bar以及更优选约5-约60bar的压力下，或者液相中在约20-约400bar、优选约40-约300bar、更优选约120-约290bar的压力下，和/或(iv)在没有氨的情况下或者在氨的存在下，优选在以反应物计直至约10倍过量的氨存在下，更优选在直至约5倍过量的氨存在下，特别优选在直至约2倍过量的氨存在下。
在一种实施方案中，在所述压力和所述温度下以及用所述催化剂进行该工艺。优选在所有情况中最优选的条件下进行该工艺。
因此，在一种实施方案中，在气相中于约150℃-约280℃以及约5-约60bar下，利用基于铜、钴、钌或铼的催化剂的催化作用，在以反应物计约1倍至约2倍过量的氨存在下，进行氢化。
在本发明的另一实施方案中，本发明的方法包括下列步骤用具有1-约20个碳原子和约1-2个OH或NH2基团、优选1-2个碳原子和1个OH或NH2基团的支化或未支化的饱和烃，使化合物IIIa烷基化。
所述烷基化可以在液相或气相中进行。
例如，可以在下列条件下在气相中进行烷基化(i)在约50-约600℃、优选约100-约500℃、更优选约150-约450℃的温度下；(ii)在约为标准压力至约100bar、优选约为标准压力至约50bar、更优选约为标准压力至40bar的压力下；(iii)用化学计量或超出化学计量的量的烷基化组分，优选超出化学计量的量，更优选以约1-约10mol/mol吡咯烷酮的比例，更优选以约1-约5mol/mol吡咯烷酮的比例；和(iv)用碱性的、中性的或路易斯或布朗斯台德酸性的氧化物或中间氧化物(interoxide)或混合氧化物、或者金属、优选钌、钴、镍或铜作为催化剂。
例如，可以在下列条件下在液相中进行本发明的烷基化(i)在约50-约600℃、优选约100-约500℃、更优选约150-约450℃的温度下；(ii)在标准压力至约325bar、优选约10-约250bar、更优选约20-约200bar的压力下；(iii)用化学计量或超出化学计量的量的烷基化组分，优选超出化学计量的量，更优选以约1-约10mol/mol吡咯烷酮的比例，更优选以约1-约5mol/mol吡咯烷酮的比例；和
(iv)用碱性的、中性的或路易斯或布朗斯台德酸性的氧化物或中间氧化物或混合氧化物、或者金属、优选钌、钴、镍或铜作为催化剂。
特别优选在液相中进行烷基化。
在一种实施方案中，在所述压力和所述温度下以及用所述催化剂进行该工艺。优选在每一情况中最优选的条件下进行。
当烷基化中的转化不完全时，可以使反应物在蒸馏纯化(例如间歇或连续蒸馏)后再循环。在这种情况下，如果存在，低沸物如水、胺、氨、醇通常首先在第一塔中除去，并且合适的话，使其在纯化后如果合适再次循环。然后使残余的产物流(合适的话)在另一塔中进一步分离，在该情况下，如果存在，将未转化的式III吡咯烷酮除去并再循环。
在一种实施方案中，在本发明的方法中制备取代的或未取代的吡咯烷酮。在一种实施方案中，为了制备N-羟烷基吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，将提及的步骤组合。在一种实施方案中，产生2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合物。
因此，本发明在一种实施方案中涉及一种方法，其包括下列步骤用大肠杆菌、Anaerobiopirillum succiniproducens或Actinobacillussuccinogenes作为制备菌株由葡萄糖发酵制备DAS溶液，除去生物质，将发酵液灭菌或巴氏杀菌并浓缩。
使溶液中的DAS闭环以得到琥珀酰亚胺，同时蒸发H2O和NH3，通过蒸馏纯化琥珀酰亚胺，基本上完全除去干扰氢化的次要组分，该反应和纯化在连续工艺中于下列条件下进行在约为标准压力下蒸馏除去H2O和NH3，直至在约150℃下存在熔体为止，然后如果合适进一步加热至约250℃用于补充反应。通过蒸馏除去次要组分的纯化在约190℃的温度和约20-约30mbar的压力下进行。在接下来的步骤中，在以反应物计高达约2倍过量的氨的存在下，用适合羰基氢化的均相或多相催化剂，优选基于铜、钴、钌或铼的催化剂，在液相中于约250℃和约250bar下，在熔体中通过催化氢化将制得的琥珀酰亚胺和琥珀单酰胺和/或二酰胺转化成2-吡咯烷酮。在下一步中，利用氧化物催化剂的催化，例如含钌、钴、镍、铜或者没有金属加入的催化剂，使用比例为大于1至约5mol/mol吡咯烷酮的甲醇，在标准压力直至约6bar的压力下，在约150-约450℃的温度下于气相中可以将所生成的2-吡咯烷酮烷基化成N-甲基吡咯烷酮。
表1工艺的简化描述DAS→琥珀酰亚胺→2-P→NMP，没有说明例如浓缩、灭菌等。闭环与蒸馏纯化已示于一个单元中。
以下实施例对本发明进行说明，不应以限制性方式进行解释。
实施例实施例1琥珀酸的发酵制备培养基和培养条件Vemuri，Eiteman and Altman，2002，该培养基补充有氨必西林和pH调节剂NH4OH1.1主细胞库和工作细胞库的制备将琥珀酸盐生成菌株的试样划线到LB+葡萄糖琼脂上，并在37℃培养20小时，然后储存在+4℃下。然后将选择的菌落进一步复制在LB+葡萄糖液体培养基中。LB+葡萄糖液体培养基具有以下组成10g/l胰蛋白胨，5g/l酵母提取物，10g/lNaCl和10g/l葡萄糖。LB+葡萄糖琼脂另外包含15g/l琼脂。已经制成的制剂可以从Becton Dickinson GmbH，Heidelberg作为Bacto LB Broth，Miller或Bacto LB-Agar，Miller购买。加入10g/l葡萄糖，得到所述培养基。将100ml锥形瓶中的20ml培养物于37℃和180rpm下在搅拌培养器(Infors，Multitron型)上培养15小时。随后将细胞悬浮液用实验室离心机(Heraeus，Biofuge Primo R；转子#7590，50ml GreinerPP离心管，无菌)在8500rpm下离心分离15分钟。将细胞颗粒重悬于10ml无菌LB+葡萄糖液体培养基中，该培养基已经补充了20％甘油。将所得的细胞悬浮液在无菌条件下制成等分的1ml并储存在-70℃下。这些培养物用作主细胞库。
为制备工作细胞库，在无菌条件下将无菌的LB+葡萄糖液体培养基分成在无菌100ml锥形瓶中的20ml份。随后，在无菌条件下用100μl上述主细胞库对这些瓶子进行接种。在搅拌培养器(Infors，Multitron型)上于37℃和180rpm下培养15小时。随后，将细胞悬浮液用实验室离心机(Heraeus，Biofuge Primo R；转子#7590，50ml Greiner PP离心管，无菌)在8500rpm下离心分离15分钟。将细胞颗粒重悬于10ml无菌LB+葡萄糖液体培养基中，该培养基已经补充了20％甘油。将所得的细胞悬浮液在无菌条件下制成等分的1ml，并储存在-70℃下。这些培养菌用作工作细胞库。
1.2含琥珀酸盐的发酵液的制备将1.0ml琥珀酸盐生成菌株的工作细胞库的等分试样从冷冻室中取出，并在室温下储存10分钟。在无菌条件下取出其中的100μl，并在无菌条件下用接种环将其分布在LB+葡萄糖琼脂平板上。在37℃下培养20小时后，在无菌条件下取出该细胞材料的平板，并用于对预培养瓶(具有4个弯段(chicane)的2000ml圆底烧瓶，其包含300ml预培养基)进行接种。将该预培养瓶在培养振荡器(Infors，Multitron型)上于37℃和110rpm下培养6小时。
为开始主培养，用250ml预培养物接种3.5 l分批培养基。在具有6叶圆盘搅拌器和4块折流板、pH和pO2电极的51l搅拌生物反应器(Infors，ISF 100)中于37℃下培养120小时。在最初的5.5小时(有氧生长阶段)中，在900rpm的恒定速度并喷射无菌空气(3.0l/min)下进行培养，然后转换到250rpm和喷射无菌CO2气体(0.18l/min)。起初用20％NaOH溶液和20％HCl溶液将pH控制为7.0。从5.5小时起，用25％NH4OH溶液代替NaOH溶液，并将pH调节至6.8。按照确保发酵液中的葡萄糖浓度总在10-30g/l之间的固定计量曲线图，计量送入供给培养基。对于供给计量，使用天平(Satorius，LP6200S)、计量组件(Satorius，YFC02Z-V2)和泵(Meredos，HP60)。在培养期间，在600nm(OD600)的测量波长下用光度计(Pharmacia Biotech，Ultrospec 2000)确定光密度的变化过程。不含细胞的上层清液(培养液过滤，用Braun注射器，2ml注射和注射过滤器附件，Millipore，Millipore GP；Φ33mm；孔宽度0.22μm；PESExpress膜)中葡萄糖和琥珀酸盐的浓度通过HPLC(固定相AminexHPX-87H，300×7.8mm[Biorad]，流动相5mM H2SO4，RI检测)进行定量。
在培养结束时，将发酵液排到3l锥形瓶中，并在121℃下于高压釜中灭菌20分钟。
在进一步处理之前，优选除去生物质，例如通过实验室离心机。
预培养基包含表2所列的成分。为制备该预培养基，将22.0g葡萄糖一水合物、10.0g酵母提取物、20.0g胰蛋白胨、0.9g K2HPO4·3H2O、1.14g KH2PO4、0.25g CaCl2·2H2O、3.0g(NH4)2SO4、0.5g MgSO4·7H2O、20ml生物素溶液(50mg/l，软化水作为溶剂)和1ml硫胺溶液(1g/l，软化水作为溶剂)加到0.95l软化水中。搅拌下，用2N NaOH溶液将pH调节到7.0，然后用软化水使溶液达到1.01。通过具有孔宽为0.22μm的MilliporeExpress PLUS膜(Millipore)的Stericups无菌过滤进行灭菌。
表2预培养基
用于主培养的分批培养基包含表3所述成分。为制备该分批培养基，将154.0g葡萄糖一水合物、35.0g酵母提取物、70.0g胰蛋白胨、3.15gK2HPO4·3H2O、3.99g KH2PO4、0.88g CaCl2·2H2O、10.5g(NH4)2SO4、1.75g MgSO4·7H2O、70ml生物素溶液(50mg/l，软化水作为溶剂)和3.5ml硫胺溶液(1g/l，软化水作为溶剂)加到3.30l软化水中。搅拌下，用2N NaOH溶液将pH调节到7.0，然后用软化水使溶液达到3.5l。由通过具有孔宽为0.22μm的Millipore Express PLUS膜(Millipore)的Stericups无菌过滤进行灭菌。
表3用于主培养的分批培养基
对于进料培养基的制备，将550g葡萄糖一水合物溶解在1l主培养用的软化水中。通过具有孔宽为0.22μm的Millipore Express PLUS膜(Millipore)的Stericups无菌过滤进行灭菌。
实施例2DAS生成琥珀酰亚胺的反应蒸馏2.1向1030g具有约13g/l琥珀酸二铵(＝DAS)的发酵液中补充58.5g约95％的合成琥珀酸二铵。发酵液的干物质约是7％[这里，没有除去生物质]。
在2l烧瓶中于旋转蒸发器上浓缩经过补充的发酵液。浓缩后，留下约150ml的熔体，并将其转移到500ml具有PTFE搅拌器、温度计、加热板和蒸馏系统的四颈瓶中。在标准温度下，175℃下蒸馏5小时，然后升高该温度至底部温度250℃，并保持约45分钟。然后将压力降低至约25bar，在172-182℃的蒸馏温度下蒸馏出26.7g产物。
该产物含88％琥珀酰亚胺。没有检测到琥珀酸、单酰胺或二酰胺。
2.2将大约120g纯度约88％的合成DAS和101g Pluriol P 600加到1450g具有约30g/lDAS的发酵液中。在旋转蒸发器上将发酵液连同Pluriol一起进行浓缩。将317g蒸馏流出物转移到经加热的滴液漏斗中，而漏斗位于具有加热板、温度计和固体蒸馏系统的500ml四颈瓶上。该四颈瓶最初装有100g Pluriol P600。将Pluriol预先加热至240-250℃。将浓缩过的发酵液滴加到经过加热的瓶中，同时在逐渐升高至310℃的底部温度和减压(35mbar)下蒸馏出23g产物。
产物含64％琥珀酰亚胺，约4％琥珀单酰胺以及约20％琥珀酸或DAS。
2.3最初将684g 25％氨水装入具有PTFE搅拌器的2000ml二颈瓶中。然后在最高30℃下于10分钟内加入约600g琥珀酸(用干冰冷却)。将该混合物搅拌1小时，直至所有琥珀酸溶解为止。此后，用氨水将pH调节至7。向反应溶液中加入基本培养基，然后在旋转蒸发器上浓缩该反应混合物。将残余物转移到2000ml具有PTFE搅拌器、温度计、加热板和蒸馏设备的四颈瓶中。标准压力下将反应混合物逐渐加热至250℃的底部温度，并且最初将水蒸馏出来。将混合物在250℃下再搅拌1小时。然后使底部物冷却至170℃，并施加真空。在26mbar和179-185℃的蒸馏温度下，蒸馏出486g产物。产物含92％琥珀酰亚胺。没有检测到作为副产物的二酰胺、单酰胺和琥珀酸。
在所述试验的一种变化方案中，DAS向琥珀酰亚胺的转化在薄膜蒸发器中进行。使用10％或50％合成DAS溶液，并在两个阶段中通过薄膜蒸发器进行。在第一阶段中，在标准压力下蒸馏出水和氨。部分转化的熔体流入底部。此后，将底部物在250℃下加热约1小时，以使DAS反应完成，从而得到琥珀酰亚胺。在第二步中，使底部物质通过薄膜蒸发器，并通过顶部蒸馏出琥珀酰亚胺。加热套温度为230℃，压力约30mbar。PluriolE600作为底部物稀释剂的加入对于第二阶段中琥珀酰亚胺蒸馏的结果没有影响。
对于500l/h进料速率下的50％DAS溶液，薄膜蒸发器的加热套温度是170℃，而对于1l/h进料速率下的10％溶液，加热套温度为220℃。
如对合成DAS一样，另外对基本培养基中的DAS以及用DAS补充的发酵罐流出物进行所述反应。为了更好的处理，将部分转化的琥珀酰亚胺熔体各自与Pluriol E600混合。试验结果列于表4中。
表4薄膜蒸发器试验的试验结果
实施例3氢化所有实施例中使用的催化剂已经在使用前在氢气流中活化，而且在氢气活化之前具有下列组成63.4％CoO，18.1％CuO，6.8％Mn3O4，3.1％MoO3，0.15％N2O，3.3％H3PO4，直至100％的余量是水。催化剂的制备例如在DE-A2321101或DE-A3904083中有描述。
3.1琥珀酰亚胺的制备及其氢化在200℃和标准压力下于薄膜蒸发器中将50g/h 15％琥珀酸二铵水溶液分离10小时，分成主要含水(约30g/h)的馏分和主要含琥珀酸盐的底部产物。再使该底部产物作为进料温度约120℃(进料约40g/h)的熔体在薄膜蒸发器中反应，此次是在250℃和50mbar下。得到的馏出物(约13g/h)主要是琥珀酰亚胺以及少量的水和氨。除琥珀酰亚胺，底部产物包含来自最初琥珀酸二铵溶液的杂质。总计得到约65g琥珀酰亚胺，并在高压釜中在10g催化剂上，40ml 25％氨水溶液的存在下，24小时内将其氢化。在反应流出物中，通过定量气相色谱分析发现吡咯烷酮产率为95％。另外，存在约2％琥珀酰亚胺，＜0.1％γ-丁内酯，1％吡咯烷和许多数量上无关紧要的产物。
3.2吡咯烷酮向NMP的转化在可外加热的反应器中，在55g酸性氧化铝上，在300℃下连续地转化约20g/h吡咯烷酮与甲醇的1∶1混合物(在催化剂上游20ml玻璃环床(glass ring bed)上蒸发)。在反应流出物中，发现48％未转化的吡咯烷酮和23.3％甲醇，还有27％NMP。
3.3吡咯烷酮向NMP的转化与实施例3.2相似地，使用56g由80％Al2O3/20％SiO2组成的催化剂，而不是酸性氧化铝。在300℃下，得到48.1％吡咯烷酮，34.2％甲醇和16.2％NMP。在将温度提高到350℃后，在流出物中得到18％吡咯烷酮，17％甲醇和61.3％NMP。
权利要求
1.一种用于制备化合物II或包含所述化合物II的组合物的方法， (化合物II)所述方法包括至少下列步骤(a)提供包含化合物I的发酵液， (化合物I)其中R1可以是NH4+、H+或另外的阳离子，以及R2可以是NH4+、H+或另外的阳离子，其中至少R1或R2是NH4+；(b)使所述发酵液中的所述化合物I转化成所述化合物II；(c)同时地、间歇地或连续地蒸馏除去氨和/或水；(d)随后在减压下蒸馏步骤(c)的蒸馏底部物，以形成包含所述化合物II的馏出物；(e)分离所述化合物II或将步骤(d)的所述馏出物进行转化。
2.权利要求2的方法，其中所述化合物II以还至少包含下列化合物的组合物得到 (化合物IIa)其中R3可以是H或另外的阳离子和/或 (化合物IIb)。
3.一种用于制备化合物IIIa或包含所述化合物IIIa的组合物的方法， (化合物III)其中对于化合物IIIa，R4是H；其中所述方法包括权利要求1或2的方法步骤，接着(f)将所述化合物II还原成所述化合物IIIa。
4.一种用于制备化合物IIIb或包含所述化合物IIIa和IIIb的组合物的方法， (化合物III)其中对于所述化合物IIIa，R4是H；和对于所述化合物IIIb，R4是具有1-20个碳原子和0-1个OH或NH2基团的支化或未支化的烷基；以及所述方法包括权利要求3的方法步骤，接着(g)在步骤(f)期间或之后，将所述化合物IIIa完全或部分地烷基化成所述化合物IIIb。
5.权利要求4的方法，其中制备吡咯烷酮、羟乙基吡咯烷酮和/或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述转化和蒸馏在下列条件下以连续工艺进行(i)任选地，除去生物质和/或纯化所述发酵液；(ii)任选地，浓缩所述发酵液；(iii)蒸馏除去副产物，并在100-300℃的温度下使所述化合物I转化；(iv)任选地，在150-约300℃下进行补充反应；和(v)在150℃-300℃的温度下，以及在标准压力下或在约0.01-约1000mbar的压力下，蒸馏除去所述化合物II或者所述化合物II和所述化合物IIa和/或IIb。
7.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述转化和蒸馏在下列条件下间歇地进行(i)任选地，除去生物质和/或纯化所述发酵液；(ii)任选地，浓缩所述发酵液；(iii)蒸馏除去副产物，并在RT-300℃的温度下使所述化合物I转化；(iv)任选地，在150直至300℃下使馏出物补充反应小于2小时；和(v)任选地，在标准压力或减压下以及在150℃-300℃下过蒸馏反应混合物。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中在所述化合物I反应之前或在所述化合物II蒸馏之前，所述发酵液具有加入其中的至多50％的底部物稀释剂。
9.权利要求4-7中任一项的方法，其中所述化合物II向所述化合物III的所述还原是氢化。
10.权利要求4-8中任一项的方法，其中所述还原是气相或液相氢化，其在下列条件下进行(i)在80℃-330℃的温度下；(ii)使用适合羰基氢化的均相或多相催化剂，其包含元素周期表第11、6、7、8-10、13、14或15族的一种或多种元素；和/或(iii)在气相中在标准压力至130bar的压力，或者在液相中在20-400bar的压力下。
11.权利要求4-10中任一项的方法，其包括下列步骤用具有1-20个碳原子和1-2个OH或NH2基团的支化或未支化的饱和烃，使所述化合物IIIa烷基化。
12.权利要求11的方法，其中所述烷基化于气相中在下列条件下进行(i)在50-600℃的温度下；(ii)在标准压力至100bar的压力下；(iii)用化学计量或超出化学计量的量的烷基化组分；和(iv)用碱性的、中性的或路易斯或布朗斯台德酸性的氧化物或中间氧化物或混合氧化物、或者金属。
13.权利要求11的方法，其中所述烷基化于液相中在下列条件下进行(i)在50-600℃的温度下；(ii)在标准压力至325bar的压力下；(iii)用化学计量或超出化学计量的量的烷基化组分；和(iv)用碱性的、中性的或路易斯或布朗斯台德酸性的氧化物或中间氧化物或混合氧化物、或者金属。
14.一种包含琥珀酰亚胺和底部物稀释剂的组合物。
15.一种通过权利要求8-13中任一项的方法得到的组合物。
全文摘要
本发明涉及一种用于制备化合物II或包含该化合物II的组合物的方法，涉及包含琥珀酰亚胺的组合物，并涉及通过本发明方法制备的组合物。
文档编号C07D207/12GK101084188SQ200580043887
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月17日 优先权日2004年12月21日
发明者W·费希尔, D·克莱因, A·金克尔, R·平科斯, E·朔尔腾 申请人:巴斯福股份公司