(57)【要約】  本発明の課題は、ニトリルヒドラターゼを含む微生物触媒等により、より効率よく、しかもより高品質なアクリルアミドを製造する方法を提供することにある。  本発明によれば、少なくとも１つの活性メチレン基を有する化合物、および／または少なくとも１つのその化合物の塩が存在する条件で、アクリルニトリルを、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体、またはその菌体処理物により水和反応させることで、上記アクリルアミドを製造できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの活性メチレン基を有する化合物、および／または少なくとも１つのその化合物の塩が存在する条件で、アクリルニトリルを、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体、またはその菌体処理物により水和反応させて、アクリルアミドを製造する方法。
【請求項２】
活性メチレン基を有する化合物および／またはその化合物の塩が、
ジメドン、バルビツール酸、ヒダントイン、およびこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも１つの化合物および／または塩である、請求項１に記載のアクリルアミドを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリルアミドを製造する方法に関し、より詳細には、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体等により、効率よくアクリロニトリルを水和して、品質の優れたアクリルアミドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリルアミドの主要な製造方法としては、アクリロニトリルを水和反応する方法が挙げられ、例えば、ラネー銅等の金属銅触媒により水和反応する方法、あるいはニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体およびその菌体処理物等を触媒として水和反応する方法が知られている。【０００３】
これらの中でも、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体等を触媒とするアクリルアミドの製造方法では、従来の金属銅触媒等により水和反応する方法に比べて、アクリロニトリルの転化率、および選択率が高いことから工業的製造方法としても注目を浴びている。【０００４】
このニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体等を触媒として、より高品質なアクリルアミドを効率よく製造するためには、微生物菌体等の触媒作用を阻害する不純物をできる限り除去する必要がある。【０００５】
またこのような反応により得られるアクリルアミドは、主としてアクリルアミド系重合体の原料として用いられるが、近年、このアクリルアミド系重合体は、より一層の高品質化が求められている。例えば、アクリルアミド系重合体の用途には凝集剤があるが、凝集剤として用いられるアクリルアミド系重合体は、近年、性能向上の要求に伴い、水溶性を維持しながらより一層の高分子量化が求められている。またアクリルアミド系重合体には、製紙用添加剤等の用途があるが、この製紙剤添加剤としては、得られる紙の品質をさらに向上させるために、より色調の優れた重合体が求められている。【０００６】
ニトリルヒドラターゼを含む菌体触媒等により得られるアクリルアミドの品質、あるいはポリアクリルアミドを品質を改善する方法として、ニトリル化合物中の青酸濃度を化学的方法により低減させた後、ニトリル化合物にニトリルヒドラターゼを作用させるアミド化合物の製造方法（例えば、特許文献１参照。）、アクリロニトリル中に不純物として含まれるオキサゾール、青酸を低減して、アクリロニトリルをアクリルアミドに変換し、このアクリルアミドからアクリルアミド系重合体を製造する方法（例えば、特許文献２）などが知られている。【０００７】
しかしながら、これら文献に開示される不純物の除去方法によっても、微生物菌体等の触媒作用を阻害する物質を完全に除去することは困難であり、効率よくアクリロニトリルの水和反応をするという観点からはいまだ改善の余地があった。【０００８】
また上記文献に開示された方法はアクリルアミド、およびアクリルアミド系重合体の品質向上という観点からもいまだ改善の余地があった。
【特許文献１】特開平１１−１２３０９８号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０９０１４８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ニトリルヒドラターゼを含む微生物触媒等により、より効率よく、しかもより高品質なアクリルアミドを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記課題を検討し、アクリロニトリルを、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体、またはその菌体処理物により水和反応させて、アクリルアミドを製造する際に、同一分子内に活性メチレン基を有する化合物および／またはその化合物の塩が存在する条件で反応を行うと、ニトリルヒドラターゼの触媒活性を維持することができ、しかも高品質なアクリルアミドを得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。【００１１】
すなわち本発明のアクリルアミドの製造方法は、
少なくとも１つの活性メチレン基を有する化合物、および／または少なくとも１つのその化合物の塩が存在する条件で、アクリルニトリルを、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体、またはその菌体処理物により水和反応させることに特徴がある。【００１２】
分子内に活性メチレン基を有する化合物としては、ジメドン、バルビツール酸、ヒダントインからなる群より選ばれる少なくとも１つの化合物が好ましい。【００１３】
また分子内に活性メチレン基を有する化合物の塩としては、ジメドン、バルビツール酸、ヒダントインから選ばれる少なくとも１つの化合物の塩が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ニトリルヒドラターゼを含む微生物触媒等により、より効率よく、しかもより高品質なアクリルアミドを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。【００１６】
まず本発明のアクリルアミドの製造方法に用いる原料について説明する。【００１７】
〔アクリロニトリル〕
本発明で用いるアクリロニトリルは特に制限はない。【００１８】
〔ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体等〕
本発明では上記アクリロニトリルを原料とし、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物菌体およびその菌体処理物等を触媒として水和反応することで、本発明のアクリルアミドを得ることができる。【００１９】
本発明で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もつ酵素をいう。ここで、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物としては、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有するニトリルヒドラターゼを産生し、かつアクリルアミド水溶液中でニトリルヒドラターゼの活性を保持している微生物であれば、特に制限されるものではない。【００２０】
具体的には、ノカルディア(Nocardia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、バチルス(Bacillus)属、好熱性のバチルス属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ミクロコッカス(Micrococcus)属、ロドクロウス(rhodochrous)種に代表されるロドコッカス(Rhodococcus)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、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、アグロバクテリウム( Agrobacterium)属またはサーモフィラ(thermophila)種に代表されるシュードノカルディア(Pseudonocardia)属に属する微生物を好適な例として挙げることができる。【００２１】
また、該微生物よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で発現させた形質転換体も本発明でいう微生物に含まれる。なお、ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、特に大腸菌に限定されるのものではなく、枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の微生物菌株も含まれる。その様なものの例として、ＭＴ−１０８２２（本菌株は、１９９６年２月７日に茨城県つくば市東１丁目１番３号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所（現  茨城県つくば市東１−１−１  つくばセンター  中央第６  独立行政法人  産業技術総合研究所  特許生物寄託センター）に受託番号ＦＥＲＭ  ＢＰ−５７８５として、特許手続き上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に基づいて寄託されている。）が挙げられる。また、組換えＤＮＡ技術を用いて該酵素の構成アミノ酸の１個または２個以上を他のアミノ酸で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、アクリルアミド耐性やアクリロニトリル耐性、温度耐性をさらに向上させた変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体も、本発明でいう微生物に含まれる。【００２２】
上記したような微生物を用い、アミド 化合物を製造するに際しては通常、該微生物の菌体あるいは菌体処理物を用いる。菌体は、分子生物学、生物工学、遺伝子工学の分野において公知の一般的な方法を利用して調製すればよい。例えば、ＬＢ培地やＭ９培地等の通常液体培地に該微生物を植菌した後、適当な培養温度（一般的には、２０℃〜５０℃であるが、好熱菌の場合は５０℃以上でもよい）で生育させ、続いて、該微生物を遠心分離によって培養液より分離、回収して得る方法が挙げられる。【００２３】
また、本発明における微生物の菌体処理物は、上記微生物菌体の抽出物や磨砕物、該抽出物や磨砕物のニトリルヒドラターゼ活性画分を分離精製して得られる後分離物、該微生物菌体や該菌体の抽出物、磨砕物、後分離物を適当な担体を用いて固定化した固定化物等を指し、これらはニトリルヒドラターゼの活性を有している限りは本発明の菌体処理物に相当するものである。これらは、単一の種類を用いてもよいし、２種類以上の異なる形態のものを同時あるいは交互に用いてもよい。【００２４】
〔活性メチレン基を有する化合物等〕
本発明では、アクリロニトリルを、ニトリルヒドラターゼを含有する微生物の菌体等により水和反応させて、アクリルアミドを製造する際に、活性メチレン基を有する化合物、および／またはその塩が存在する条件で反応を行う。【００２５】
上記化合物中に含まれる活性メチレン基とは、例えばOrganic Reactions Vol.15(1967), JOHN WILEY &SONS,INC.刊行、第２２２〜２２３頁記載のように、Ｘ−ＣＨ2−Ｙの一般式を有し、メチレン基に隣接する、少なくともＸおよびＹのいずれか１方が、ＮＯ2、ＣＮ、ＣＯＲ、ＣＯＡｒ、ＣＯＮＨＲ、ＣＯＮＨＡｒ、ＣＯＯＲ、ＣＯＯＨ、ＳＯ2、Ｓ、Ａｒ、４級ピリジニウムなどの電子吸引性基であるメチレン基をいう。ただし上記中、Ｒはアルキル基、Ａｒはアリール基を表す。【００２６】
また本発明においては、これら化合物の塩、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩なども用いることが出来る。【００２７】
上記活性メチレン基を有する化合物としては、
マロン酸、マロン酸モノエステル、マロン酸アミド、シアノ酢酸、シアノ酢酸アミド、アセト酢酸、アセトアルデヒドスルホン酸、アセトンスルホン酸、スルホ酢酸、スルホ酢酸エステル、スルホ酢酸アミド、ジメドン、バルビツール酸、ヒダントインなどが挙げられる。【００２８】
これら化合物または塩の中でも、ジメドン、バルビツール酸、ヒダントイン、およびこれら化合物の塩が効果および入手の容易さから好ましく、バルビツール酸、およびバルビツール酸の塩が効果の上からより好ましい。【００２９】
また本発明においては上記化合物と塩とを組み合わせて用いてもよい。また、上記化合物を１種単独で用いても、２種以上併用してもよく、上記塩を１種単独で用いても、２種以上併用してもよい。【００３０】
これら化合物および塩の存在量は、特に限定はないが、得られるアクリルアミドの品質を優れたものとし、またアクリルアミドの精製工程における負荷が過大にならないようにするためには、化合物の存在量は、反応液の全重量に対し通常、１０〜１０，０００重量ｐｐｍの範囲、好ましくは５０〜５，０００重量ｐｐｍの範囲である。【００３１】
これらの化合物を存在させる方法としては、後述する反応に用いる水性媒体、または原料アクリロニトリルに溶解して添加する方法、少量の水に溶解させ、あるいはそのまま反応器または反応液の循環系統に注入する方法などがある。【００３２】
〔反応条件〕
本発明においては、通常水性媒体中で、アクリルニトリルを上記菌体等により水和反応させる。ここで本発明における水性媒体とは、水、またはリン酸塩等の緩衝剤、硫酸塩や炭酸塩等の無機塩、アルカリ金属の水酸化物、もしくはアミド 化合物等を適当な濃度で溶解させた水溶液をいう。【００３３】
本発明において、水性媒体中のアクリロニトリルの濃度は、反応開始時において該ニトリル化合物の飽和濃度以上の濃度である。その濃度の上限は特に制限されるものではないが、あまりに大過剰のニトリル化合物の供給は、反応を完結させるために多くの触媒量および過大な容積をもつ反応器、および除熱のための過大な熱交換器等が必要となり、設備面での経済的負担が大きくなる。このため、アクリロニトリルの供給濃度としては、それが全て対応するアクリルアミドに転化したときにその理論的な生成液濃度が、アクリルアミドの場合は４０〜８０重量％の範囲となるように、より具体的には水１重量部に対しアクリロニトリル０．４〜１．５重量部の範囲で供給することが好ましい。【００３４】
また上記反応での反応時間は触媒使用量や温度等の条件にも左右され得るが、通常、複数の反応器を用いて反応する場合には、１つの反応器当たり１〜８０時間の範囲であり、好ましくはそれぞれが２〜４０時間の範囲である。【００３５】
触媒の使用量については、反応条件や触媒の種類、およびその形態にも依存するが、通常は該微生物乾燥菌体重量換算で、反応液の重量に対し、１０〜５００００重量ｐｐｍ、好ましくは５０〜３００００重量ｐｐｍである。【００３６】
また、水和反応は通常は常圧あるいは常圧近辺で行われるが、水性媒体中へのニトリル化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。また、反応温度に関しては、水性媒体の氷点以上であれば特に制限されるものではないが、通常は０〜５０℃の範囲で行うのが好ましく、より好ましくは１０〜４０℃の範囲である。また、生成物が反応液中に晶出したスラリー状態でも反応を行うことができる。また、上記水和反応時における反応液のｐＨは、ニトリルヒドラターゼ活性が維持されている限りは特に制限されるものではないが、好ましくはｐＨ６〜１０の範囲であり、より好ましくはｐＨ７〜９の範囲である。【００３７】
〔アクリルアミドの精製方法〕
本発明で得られたアクリルアミドから、活性メチレン基を有する化合物等、および上記化合物等と不純物との反応生成物を除き、精製する方法としては、例えばアニオン交換樹脂と接触する方法を挙げることができる。上記アニオン交換樹脂としては、これらの化合物が除去できれば特に制限はなく、弱塩基性または中塩基性または強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。【００３８】
本発明において使用できるアニオン交換樹脂としては、レバチットＭＰ６２（商品名、ランクセス社製）、ダイヤイオンＷＡ２０（商品名、三菱化成社製）、ダウエックス６６（商品名、ダウケミカル社製）などのマクロポーラス型弱塩基性樹脂；
レバチットＯＣ１０５９（商品名、ランクセス社製）等のゲル型弱塩基性樹脂、レバチットＭＰ６４（商品名、ランクセス社製）、あるいはアンバーライトＩＲＡ６８（商品名、オルガノ社製）などのゲル型中塩基性樹脂；
ダウエックスＷＲＧ２（商品名、ダウケミカル社製）などのマクロポーラス型中塩基性樹脂；
レバチットＭＰ５００（商品名、ランクセス社製）等のマクロポーラス型強塩基性樹脂；アンバーライトＩＲＡ４００（商品名、オルガノ社製）等のゲル型強塩基性樹脂等が挙げられる。【００３９】
これら市販のアニオン交換樹脂は、十分に水洗した後使用してもよいが、希薄なアルカリ水溶液で前処理した後、十分水洗して使用するのが好ましい。【００４０】
これらの樹脂は、充填層などの固定層として、アクリルアミド水溶液を連続的に接触、精製できるほか、回分式でも利用できる。しかし、精製効率、運転の容易さなどの理由から固定層として用いることが好ましい。このようにして得られたアクリルアミドは品質に優れ、アクリルアミド単独もしくは共重合、または他の単量体と重合し、アクリルアミド系重合体として評価した場合は、水溶性が格段に向上し、しかも十分に高い分子量が得られる。また、得られた重合体の色調に優れる。【００４１】
〔アクリルアミド系重合体の製造〕
本発明のアクリルアミドを用いて、アクリルアミドを単独重合、またはアクリルアミドを、その他の単量体と共重合することができる。【００４２】
アクリルアミドと共重合可能なその他の単量体としては、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸およびそれらの塩；
ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそれらの塩；
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレートアクリル酸などの（メタ）アクリル酸のアルキルアミノアルキルエステル、またはそれらの第４級アンモニウム誘導体；
Ｎ−Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのN−N−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、またはそれらの４級アンモニウム誘導体；
アセトンアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミドなどの親水性アクリルアミド；
Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−アクリロイルモルホリン；
ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート；
メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン；Ｎ，Ｎ−ジ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ヘキシルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ヘキシルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−オクチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−オクチルメタクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−オクチルアクリルアミド、Ｎ−ドデシルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ドデシルメタクリルアミドなどのＮ−アルキル（メタ）アクリルアミド誘導体；
Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルメタクリルアミド、Ｎ−（４−グリシドキシブチル）アクリルアミド、Ｎ−（４−グリシドキシブチル）メタクリルアミド、Ｎ−（５−グリシドキシペンチル）アクリルアミド、Ｎ−（６−グリシドキシヘキシル）アクリルアミドなどのＮ−（ω−グリシドキシアルキル）（メタ）アクリルアミド誘導体；
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート誘導体；
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン類、スチレン、αメチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、メタアクリルアミドなどが挙げられる。【００４３】
これらその他の単量体は、１種単独で用いてもよいが、２種以上併用してもよい。【００４４】
アクリルアミドとこれらその他の単量体とを共重合する場合の混合比率については特に制限はないが、通常アクリルアミド１００モルに対して、その他の単量体が１００モル以下であり、好ましくは５０モル以下である。【００４５】
これらモノマーの重合方法としては、例えば、水溶液重合、乳化重合などがある。【００４６】
これらの中でも水溶液重合の場合は、通常、アクリルアミドと必要に応じて添加するその他の単量体との合計濃度が５〜９０重量％とする。【００４７】
重合開始剤としては例えば、ラジカル重合開始剤を用いることができる。【００４８】
ラジカル重合開始剤としては、
過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル等の過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル、２・２’−アゾビス（４−アミジノプロパン）２塩酸塩、４・４’−アゾビス（４−シアノバレリアン酸ナトリウム）などのアゾ系遊離基開始剤；上記過酸化物と重亜硫酸ナトリウム、トリエタノールアミン、硫酸第一鉄アンモニウム等の還元剤を併用するいわゆるレドックス系触媒、ジメチルアミノプロピオニトリルが挙げられる。【００４９】
上記した重合開始剤は１種単独で用いてもよいが、２種以上併用してもよい。重合開始剤の量は、通常、単量体の総重量に対し、０．００１〜５重量％の範囲である。【００５０】
重合温度は、通常、−１０〜１２０℃の範囲であり、より好ましくは０〜９０℃の範囲である。また、重合温度は常に一定の温度に保つ必要はなく、重合の進行に伴い適宜変更してもよいが、通常は重合の進行に伴い、重合熱が発生して重合温度が上昇する傾向にあるため、必要に応じ、冷却する場合もある。【００５１】
重合時の雰囲気は特に限定はないが、重合を速やかに進行する観点からは、例えば窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で重合することが好ましい。【００５２】
重合時間は特に限定はないが、通常１〜２０時間の範囲である。【００５３】
また重合時の水溶液のｐＨも特に限定はないが、必要に応じｐＨを調整して重合してもよい。その場合使用可能なｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどのアルカリ；リン酸、硫酸、塩酸などの鉱酸；蟻酸、酢酸等の有機酸などが挙げられる。【００５４】
本発明により得られる重合体の分子量は特に制限はないが、通常１０万〜５０００万の範囲であり、好ましくは５０万〜３０００万の範囲である。【００５５】
この様にして得られたアクリルアミド系重合体は、本発明で得られるアクリルアミドが品質に優れるので水溶性が格段に向上し、しかも十分に高い分子量が得られ、また色調にも優れる。したがってこのアクリルアミド系重合体は、凝集剤、製紙用添加剤、石油回収剤などとして好適に使用することができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。【００５７】
［実施例１］
（水和反応時にバルビツール酸添加）
［ニトロリルヒドラターゼを含む菌体の培養］
特開２００１−３４００９１号の実施例１に記載の方法に従い、Ｎｏ．３クローン菌体を取得し、同じく、同実施例１の方法で培養してニトロリルヒドラターゼを含む湿菌体を得た。【００５８】
［アクリルアミドの製造］
第１反応器として攪拌器を備えた１Lガラス製フラスコ、第二反応器として内径５ｍｍのテフロン（登録商標）製チューブ４０ｍを準備した。第一反応器には、予め４００ｇの水を仕込んだ。【００５９】
上記の培養方法で得られた湿菌体を純水に１２重量％となるように懸濁した。第１反応器内を撹拌しながら、この懸濁液を、１１ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。オキサゾール３０重量ｐｐｍ、アクロレイン２重量ｐｐｍを含有するアクリロニトリルを、３１ｇ／ｈの速度で、また、純水にバルビツール酸を添加し、５５０重量ｐｐｍとなるように調合したバルビツール酸水溶液を３８ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。さらに反応ｐＨが７．５〜８．５となるように、０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を連続的にフィードした。さらに、第１反応器の液面レベルを一定に保つように、反応液を第１反応器から８０ｇ／ｈの速度で連続的に抜き出し、第２反応器に連続的にフィードして、第２反応器内でさらに反応を進行させた。【００６０】
第１反応器および第２反応器とも１０〜２０℃の温度の水浴中に浸漬し、各反応器内部の液温が１５℃となるように温度制御を行った。【００６１】
運転を開始してから２日目に各反応器の反応液をサンプリングし、ＨＰＬＣにより分析を行った。その結果、第１反応器出口での、アクリロニトリリルからアクリルアミドへの転化率が９０％であり、また、第二反応器出口での生成したアクリルアミドに対するアクリルニトリル濃度が検出限界以下（１００重量ｐｐｍ以下）であった。【００６２】
得られた反応液を、酸性下（ＰＨ＝５）で活性炭により処理してから湿菌体を除去した。さらに、予め１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用いてＯＨ型にしておいたレバチットＭＰ５００を２００ｍｌ、ガラスカラムに充填し、これに、ＳＶ＝１（１／ｈ）の速度で通液して、不純物を除去した。最後に、１Ｍ−硫酸で中和を行い、ｐＨを７に調整して、約５０重量％のアクリルアミド水溶液を得た。【００６３】
（ポリマー品質の評価）
[実施例２]
実施例１で得られたアクリルアミド水溶液に、水を加え濃度２０重量％のアクリルアミド水溶液とした。この２０重量％アクリルアミド水溶液５００ｇを１ｌポリエチレン容器に入れ、１８℃に保ちながら、窒素を通じて液中の溶存酸素を除き、直ちに、発泡スチロール製の保温用ブロックの中に入れた。【００６４】
ついで、２００×１０-6ｍｐｍ（アクリルアミドに対するモル比）の４，４’−アゾビス（４−シアノバレリアン酸ナトリウム）、２００×１０-6ｍｐｍのジメチルアミノプロピオニトリル、および８０×１０-6ｍｐｍの過硫酸アンモニウムを各々小量の水に溶解して、この順序に１ｌポリエチレン容器中に素早く注入した。これらの試薬には、予め窒素ガスを通じておき、また、注入およびその前後には、上記ポリエチレン容器にも少量の窒素ガスを通じ、酸素ガスの混入を防止した。【００６５】
試薬を注入すると、数分間の誘導期の後、ポリエチレン容器の内部の温度が上昇するのが認められたので窒素ガスの供給をとめた。約１００分間、保温用ブロック中で、そのままの状態でポリエチレン容器を保持したところ、ポリエチレン容器の内部の温度が約７０℃に達した。そこで、ポリエチレン容器を保温用ブロックから取りだし、９７℃の水に２時間浸漬しさらに重合反応を進めた。その後冷水に浸漬して冷却し、重合反応を停止した。【００６６】
このようにして得られたアクリルアミドポリマーの含水ゲルをポリエチレン容器から取り出し、小塊にわけ、肉挽器ですりつぶした。このすりつぶしたアクリルアミドポリマーの含水ゲルを、１００℃の熱風で２時間乾燥し、さらに、高速回転刃粉砕器で粉砕して乾燥粉末状のアクリルアミドポリマーを得た。
得られた乾燥粉末状のアクリルアミドポリマーを篩にかけ、３２〜４２メッシュのものを分取した。この分取したアクリルアミドポリマーを後述する実施例５のアクリルアミドポリマーの試験法により評価した。結果を表−１に示す。【００６７】
［実施例３］
（水和反応時にバルビツール酸の塩添加）
バルビツール酸水溶液に０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を加えて、ｐＨが７．０となるようにバルビツール酸ナトリウム水溶液を作製した。【００６８】
第１反応器として攪拌器を備えた１Lガラス製フラスコ、第二反応器として内径５ｍｍのテフロン（登録商標）製チューブ４０ｍを準備した。第一反応器には、予め４００ｇの水を仕込んだ。【００６９】
実施例１の培養方法で得られた湿菌体を純水に１２重量％となるように懸濁した。第１反応器内を撹拌しながら、この懸濁液を、１１ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。オキサゾール３０重量ｐｐｍ、アクロレイン２重量ｐｐｍを含有するアクリロニトリルを、３１ｇ／ｈの速度で、また、純水に上記バルビツール酸ナトリウム水溶液を添加して、バルビツール酸換算で５５０重量ｐｐｍとなるように調整したバルビツール酸ナトリウム水溶液を３８ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。また反応ｐＨが７．５〜８．５となるように、０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を連続的にフィードした。さらに、第１反応器の液面レベルを一定に保つように、反応液を第１反応器から８０ｇ／ｈの速度で連続的に抜き出し、第２反応器に連続的にフィードして、第２反応器内でさらに反応を進行させた。【００７０】
第１反応器および第２反応器とも１０〜２０℃の温度の水浴中に浸漬し、各反応器内部の液温が１５℃となるように温度制御を行った。【００７１】
運転を開始してから２日目に各反応器の反応液をサンプリングし、ＨＰＬＣにより分析を行った。その結果、第１反応器出口での、アクリロニトリリルからアクリルアミドへの転化率が９０％であり、また、第二反応器出口での生成したアクリルアミドに対するアクリルニトリル濃度が検出限界以下（１００重量ｐｐｍ以下）であった。【００７２】
得られた反応液を、酸性下（ＰＨ＝５）で活性炭により処理してから湿菌体を除去した。さらに、予め１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用いてＯＨ型にしておいたレバチットＭＰ５００を２００ｍｌ、ガラスカラムに充填し、これに、ＳＶ＝１（１／ｈ）の速度で通液して、不純物を除去した。最後に、１Ｍ−硫酸で中和を行い、ｐＨを７に調整して、約５０重量％のアクリルアミド水溶液を得た。【００７３】
このアクリルアミド水溶液を用いて実施例２と同様の操作を行い、アクリルアミドポリマーサンプルを得た。得られたアクリルアミドポリマーサンプルを後述する実施例５のアクリルアミドポリマーの試験法により評価した。結果を表−１に示す。【００７４】
［実施例４］
（水和反応時にヒダントイン添加）
実施例１において、バルビツール酸の代わりにヒダントインを加えて水溶液とした以外は実施例１と同様の操作を行った。【００７５】
運転を開始してから２日目に各反応器の反応液をサンプリングし、ＨＰＬＣにより分析を行った。その結果、第１反応器出口での、アクリロニトリリルからアクリルアミドへの転化率が９１％であり、また、第二反応器出口での生成したアクリルアミドに対するアクリルニトリル濃度が検出限界以下（１００重量ｐｐｍ以下）であった。【００７６】
得られた反応液を、酸性下（ＰＨ＝５）で活性炭により処理してから湿菌体を除去した。さらに、予め１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用いてＯＨ型にしておいたレバチットＭＰ５００を２００ｍｌ、ガラスカラムに充填し、これに、ＳＶ＝１（１／ｈ）の速度で通液して、不純物を除去した。最後に、１Ｍ−硫酸で中和を行い、ｐＨを７に調整して、約５０重量％のアクリルアミド水溶液を得た。【００７７】
このアクリルアミド水溶液を用いて実施例２と同様にアクリルアミドポリマーサンプルを得た。得られた乾燥粉末状のアクリルアミドポリマーを篩にかけ、３２〜４２メッシュのものを分取した。この分取したアクリルアミドポリマーを後述する実施例５のアクリルアミドポリマーの試験法により評価した。結果を表−１に示す。【００７８】
［比較例１］
（水和反応時に活性メチレン基を有する化合物を添加しない）
実施例１の培養方法で得られた湿菌体を純水に１２重量％となるように懸濁した。第１反応器内を撹拌しながら、この懸濁液を、１１ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。オキサゾール３０重量ｐｐｍ、アクロレイン２重量ｐｐｍを含有するアクリロニトリルを、３１ｇ／ｈの速度で、また、純水を３８ｇ／ｈの速度で連続的にフィードした。また反応ｐＨが７．５〜８．５となるように、０．１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を連続的にフィードした。さらに、第１反応器の液面レベルを一定に保つように、反応液を第１反応器から８０ｇ／ｈの速度で連続的に抜き出し、第２反応器に連続的にフィードして、第２反応器内でさらに反応を進行させた。【００７９】
第１反応器および第２反応器とも１０〜２０℃の温度の水浴中に浸漬し、各反応器内部の液温が１５℃となるように温度制御を行った。【００８０】
運転を開始してから２日目に各反応器の反応液をサンプリングし、ＨＰＬＣにより分析を行った。その結果、第１反応器出口での、アクリロニトリリルからアクリルアミドへの転化率が８７％であり、また、第二反応器出口での生成したアクリルアミドに対するアクリルニトリル濃度が検出限界以下（１００重量ｐｐｍ以下）であった。【００８１】
得られた反応液を、酸性下（ＰＨ＝５）で活性炭により処理してから湿菌体を除去した。さらに、予め１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用いてＯＨ型にしておいたレバチットＭＰ５００を２００ｍｌ、ガラスカラムに充填し、これに、ＳＶ＝１（１／ｈ）の速度で通液して、不純物を除去した。最後に、１Ｍ−硫酸で中和を行い、ｐＨを７に調整して、約５０重量％のアクリルアミド水溶液を得た。【００８２】
このアクリルアミド水溶液を用いて実施例２と同様にアクリルアミドポリマーサンプルを得た。得られた乾燥粉末状のアクリルアミドポリマーを篩にかけ、３２〜４２メッシュのものを分取した。この分取したアクリルアミドポリマーを後述する実施例５のアクリルアミドポリマーの試験法により評価した。結果を表−１に示す。【００８３】
[実施例５]
＜アクリルアミドポリマーの試験法＞
上記実施例２、３、４、比較例１で得られたポリマーサンプルの水溶性の評価、標準粘度の測定、および色調の評価を以下の方法で行った。
水溶性：水溶性は、１ ｌビーカーに水６００ｍｌを入れ、定められた形状の攪拌羽根で２５℃で攪拌しながらポリマーサンプル０．６６ｇ（純分０．６ｇ）を添加し、４００ｒｐｍで２時間攪拌を行い、得られた溶液を１５０メッシュの金網で濾過し、不溶解分の多少と濾過性から、水溶性を判断した。即ち、完溶のものを◎、完溶に近いものを○、不溶解分があるが、それを濾別する事ができるものを△、濾液の通過が遅く、不溶解分の濾過が事実上出来ないものを×とした。
標準粘度：上記の水溶性試験により得られる濾液は、濃度０．１重量％のポリマー水溶液であるが、これに１Ｍ濃度相当の塩化ナトリウムを加え、ＢＬ型粘度計でＢＬアダプターを用いて２５℃、ローター回転数６０ｒｐｍで粘度を測定した（標準粘度）。このような方法で得られる標準粘度は分子量に相関のある値として慣用される。
色調：ポリマーの色調についてはポリマ−粉体を目視で評価した。
評価結果を表−１に示した。【００８４】
【表１】
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【国際調査報告】
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