Die dieser Anmeldung zugrunde liegende Erfindung wurde vom deutschen Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft im Rahmen des Vorhabens „Biobasierte Herstellung von Intermediaten für Polyurethane - Phase II (Bio4PURPro)" (Förderkennzeichen 22019918) finanziell gefördert.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer organischen Säure aus einer wässrigen Lösung der organischen Säure, wobei die organische Säure ausgewählt ist aus einer, gegebenenfalls Methyl-substituierten, Aminobenzoesäure oder einer aliphatischen gesättigten C4 bis Cß-Dicarbonsäure, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

A) Herstellung der organischen Säure durch ein biologisches Verfahren oder eine chemische Umsetzung, wobei a) die organische Säure während oder nach der Herstellung aus einem wässrigen Medium kristallisiert wird, gefolgt von 1) Abtrennen der in der Kristallisation ausgefallenen Anteile der organischen Säure durch eine Fest-Flüssig- Phasentrennung unter Verbleib einer ersten wässrigen Lösung der organischen Säure , und, optional, 2) Abreichern des Anteils der in der ersten wässrigen Lösung der organischen Säure gelösten organischen Säure durch Extrahieren von organischer Säure mit einem organischen Extraktionsmittel oder durch Adsorption von organischer Säure an einem Adsorptionsmittel, gefolgt von Abtrennen des organischen Extraktionsmittels bzw. Adsorptionsmittels unter Erhalt einer zweiten wässrigen Lösung der organischen Säure;

B) Behandeln der ersten oder zweiten wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz, dessen Metallionen Mn ²⁺ , Fe ²⁺ und/oder Cu ²⁺ umfassen, unter Ausfällung einer Metallverbindung der organischen Säure, gefolgt von Abtrennen der ausgefallenen Metallverbindung der organischen Säure durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung;

C) Basenbehandlung der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure mit einer wässrigen Basenlösung unter Ausfällung von Metallhydroxid und Abtrennung ausgefallenen Metallhydroxids durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung unter Verbleib einer basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure; und

D) Kristallisieren von organischer Säure aus der in C) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durch Zugabe einer anorganischen Säure.

Die Herstellung organischer Säuren umfasst immer wieder auch Kristallisationsschritte aus einem wässrigen Medium zur Isolierung und/oder Reinigung der organischen Säure, gegebenenfalls aus Lösungen enthaltend das Anion der organischen Säure durch Erniedrigung des pH-Werts (sog. Reaktivkristallisation). Nach Abtrennung der kristallisierten organischen Säure verbleibt eine wässrige Lösung der organischen Säure (= die Mutterlauge der Kristallisation), die noch einen dem Löslichkeitsgleichgewicht entsprechenden Restgehalt an organischer Säure aufweist, der durchaus im Bereich von einigen Gramm pro Liter liegen kann.

Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Anthranilsäure. Anthranilsäure findet bspw. Anwendung in der Herstellung von Farbstoffen, Geruchsstoffen oder Pharmazeutika. Mit der Herstellung von Heterocyclen aus Anthranilsäure und ihren Derivaten befasst sich die Dissertation Synthesis of Heterocycles from Anthranilic acid and its Derivatives von Per Wiklund, Karolinska University Press 2004, ISBN 91-7349-913-7. In Separation and Determination of Iron(ll) and Iron(lll) with Anthranilic Acid Using Solvent Extraction and Spectrophotometry, erschienen in Anal. Chem. 1963, 35, 2077 - 2081, beschreiben Donald L. Dinsel und Thomas R. Sweet die Verwendung von Anthranilsäure als Extraktionsmittel für Eisensalze. Mit der Reduktion von Eisen(lll) durch Anthranilsäure befassen sich Alexander A. Kamnev und Ernö Kuzmann in Mössbauer spectroscopic evidence for the reduction of iron(lll) by anthranilic acid in aqueous solution, erschienen in Polyhedron 1997, 16, 3353 - 3356. Die Redox-Chemie und Eisen-Komplexierung von Anthranilsäure sowie von 3-Hydroxyanthranilsäure ist Gegenstand der Arbeit Iron chelation and redox chemistry of anthranilic acid and 3-hydroxyanthranilic acid: A comparison of two structurally related kynurenine pathway metabolites to obtain improved insights into their potential role in neurological disease development von V. Chobot, F. Hadacek, W. Weckwerth und L. Kubicova, erschienen in J. Organomet. Chem. 2015, 782, 103 - 110.

Ein weiteres Beispiel für eine Anwendung von Anthranilsäure ist ihre Verwendung in der Herstellung von Anilin durch Decarboxylierung (wie in zum Beispiel in WO 2015/124687 Al beschrieben). Anilin seinerseits ist insbesondere als Intermediat in der Herstellung von Isocyanaten von Bedeutung. Anthranilsäure kann beispielsweise fermentativ (siehe etwa die bereits erwähnte Anmeldung WO 2015/124687 Al) oder chemisch (zum Beispiel durch Hofmann-Umlagerung von Phthalimid; siehe etwa WO 2007/088346 Al) gewonnen werden. Unabhängig von der genauen Art und Weise der Herstellung werden regelmäßig Kristallisationsschritte der oben genannten Art durchgeführt. Exemplarisch sei die Isolierung von Anthranilsäure aus Fermentationsbrühen, die das Anion der Anthranilsäure enthalten, durch Reaktivkristallisation genannt (siehe wiederum WO 2015/124687 Al). Anthranilsäure ist ein Beispiel für eine Aminobenzoesäure. Weitere bedeutende Vertreter dieser Verbindungsklasse sind Anthranilsäurederivate, bei denen ein Wasserstoffatom des Benzolrings durch eine Methylgruppe substituiert ist. Mit den Komplexbildungseigenschaften am Benzolring substituierter Aminobenzoesäuren befassen sich J. S. Decker und H. Frye in dem Artikel Metal Ion Complexes of Aromatic Amino Acids - 1. Ring Substituted Amino Benzoic Acids, in Z. Naturforschg. 1966, 21 b, 522 - 526.

Ein weiteres Beispiel ist Adipinsäure. Adipinsäure ist ein Zwischenprodukt in der Herstellung von Nylon. Adipinsäure wird auch als Vorprodukt für die Synthese von Polyesterpolyolen für Polyurethanprodukte verwendet. Auch Adipinsäure kann fermentativ (siehe etwa Peter C. K. Lau (Editor), Quality Living Through Chemurgy and Green Chemistry, Springer-Verlag GmbH Germany 2016, Kapitel 3.3, S. 47 bis 54 und K. Raj, S. Partow et al., Biocatalytic production of adipic acid from glucose using engineered Saccharomyces cerevisiae in Metabolic Engineering Communications 2018, 6, 28 - 32) oder chemisch (zum Beispiel durch Hydrierung von Muconsäure, siehe etwa WO 2015/086827 Al, oder durch Oxidation von Cyclohexan, siehe etwa A. Castellan et al., Industrial production and use of adipic acid in Catal. Today 1991, 9, 237 - 254) gewonnen werden. Auch hier kommen regelmäßig Kristallisationsschritte der oben genannten Art vor. Exemplarisch sei die Reinigung des Reaktionsprodukts einer Muconsäure-Hydrierung durch Kristallisation genannt (siehe WO 2015/086827 Al). Adipinsäure ist ein Beispiel einer aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure. Ein weiterer bedeutender Vertreter dieser Verbindungsklasse ist die Bernsteinsäure.

Es ist daher bedeutsam, den Restgehalt an organischer Säure in der Mutterlauge durch geeignete Verfahren zu reduzieren, um Ausbeuteverluste zu vermeiden und die Abwasserbelastung möglichst gering zu halten.

EP 0 502 384 A2 beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung von Adipinsäure aus bei der technischen Adipinsäureherstellung anfallenden wässrigen Salpetersäure-haltigen Mutterlaugen durch selektive Kristallisation der gelösten Adipinsäure, bei dem man die Mutterlauge innerhalb des Temperaturbereichs von 30 bis 60 °C mit einer solchen Menge einer wässrigen Adipinsäurelösung mit einem Adipinsäuregehalt von 0,5 bis 6 Gew.-% versetzt, dass der Gehalt des Gemischs an Salpetersäure auf 35 bis 50 Gew.-% erniedrigt wird, dann das Gemisch innerhalb eines Zeitraumes von 0,5 bis 5 Stunden um mindestens 5 °C abkühlt, die hierbei auskristallisierende Adipinsäure durch Filtration isoliert und das erhaltene Filtrat der destillativen Glutarsäureaufarbeitung zuführt.

WO 2015/085198 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Bernsteinsäure und Bernsteinsäureestern aus einem Bernsteinsäuresalz in einer Fermentationsbrühe. In einer ersten Stufe werden erneuerbare Kohlenstoffressourcen verwendet, um Bernsteinsäure durch biologische Fermentation herzustellen. Das Bernsteinsäuresalz wird im Fermentationsprozess einer doppelten Verdrängungsreaktion mit einer starken Säure unterzogen, was zur Freisetzung von Bernsteinsäure führt. Bernsteinsäure wird durch fraktionierte Kristallisation, integriert mit SMB-(Simulated Moving Bed) Chromatographie, gewonnen, um Bernsteinsäure und Bernsteinsäureester herzustellen. Die bereits mehrfach erwähnte internationale Anmeldung WO 2015/124687 Al offenbart hierzu eine bevorzugte Ausführungsform, in welcher die bei der Kristallisation erhaltene Mutterlauge aufgearbeitet wird, um weitere Aminobenzoesäure zu gewinnen. Dies geschieht durch eine Sequenz aus einem Adsorptions- und einem Desorptionsschritt. Das erhaltene an Aminobenzoesäure angereicherte Desorbat wird in die Kristallisation zurückgeführt. Auf diese Weise werden Ausbeuteverluste verringert. Die Adsorption erfolgt dabei an Zeolithen oder Aktivkohle, die Desorption mit Wasser eines pH-Werts im Bereich von 5 bis 10 oder alternativ mit organischen Lösungsmitteln, insbesondere 1-Dodecanol. Eine Variante einer solchen Aufarbeitung durch eine Folge aus einem Adsorption- und Desorptionsschritt ist in der internationalen Anmeldung WO 2018/114841 Al beschrieben. Das dort offenbarte Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption in saurer Umgebung (pH -0,8 bis 3,0) durchgeführt wird.

Die ebenfalls bereits erwähnte internationale Patentanmeldung WO 2007/088346 Al beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Anthranilsäure aus der Mutterlauge einer Kristallisation zur Isolierung von Anthranilsäure, die durch eine Hofmann-Umlagerung erhalten wurde. Das Natriumcarbonat-haltige Produkt der Hofmann-Umlagerung wird mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 4,2 eingestellt (a) und ausgefallene Anthranilsäure abfiltriert (b). Die zurückbleibende Mutterlauge wird bei einem pH-Wert von 4,2 mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert, wobei Essigsäureester (insbesondere Ethyl- oder Butylacetat), Ketone (insbesondere 2-Butanon) und aromatische Kohlenwasserstoffe (insbesondere Toluol) als geeignete organische Lösungsmittel offenbart werden. Der nach Phasentrennung (c) anfallende organische Extrakt wird anschließend mit Natronlauge rückextrahiert (d), wobei Anthranilsäure als Anthranilat-Anion in die nach Phasentrennung (e) erhaltene wässrige Phase übergeht. Diese wässrige, an Anthranilsäure angereicherte Phase der Rückextraktion wird mit dem Produkt der Hofmann-Umlagerung vereint und gemeinsam mit diesem der Kristallisation zugeführt. Die in der Extraktion anfallende wässrige, an Anthranilsäure abgereicherte Phase wird mit Schwefelsäure auf pH 1,5 eingestellt, mit weiterem organischen Lösungsmittel versetzt (f) und in eine wässrige und organische Phase getrennt (g). Auf diese Weise gelangen organische Verunreinigungen in die organische Phase. Diese organische Phase wird mit der organischen Phase der Rückextraktion vereint und destilliert. Das Destillat kann als Lösungsmittel in den Prozess rezykliert werden. Der Destillationsrückstand wird verbrannt. Die wässrige Phase aus (g) wird nach Reinigung durch eine Fenton-Reaktion dem Abwasser zugeführt. Nachteilig an diesem Verfahren ist insbesondere die relativ hohe Wasserlöslichkeit der Essigsäureester und Ketone. Essigsäureester und Ketone lösen zwar Anthranilsäure gut, gelangen aber wegen der vergleichsweise hohen Wasserlöslichkeit in nicht vernachlässigbaren Anteilen in die wässrige Phase. Dies hat einerseits Ausbeuteverluste zur Folge und erhöht andererseits den Aufwand bei der Abwasserreinigung. Das in WO 2007/088346 Al ebenfalls als geeignetes Lösungsmittel offenbarte Toluol weist die beschriebenen Nachteile zwar nicht auf, löst aber Anthranilsäure erheblich schlechter, was es schwierig macht, einen praktikablen Prozess im großtechnischen Maßstab mit Toluol als Extraktionsmittel zu entwickeln.

CN 102 190590 A beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von Anthranilsäure aus den Abwässern der Anthranilsäuremethylesterproduktion. In dem beschriebenen Verfahren wird das Abwasser der Anthranilsäuremethylesterproduktion mit saurem Abwasser (insbesondere Kupferchlorid-haltige Schwefelsäure) versetzt, bis sich ein pH-Wert von 3,5 bis 4,5 einstellt und Kupferanthranilat ausfällt. Das ausgefallene Kupferanthranilat wird zusammen mit Calciumoxid in einen Rührkessel gegeben und mit alkalischer Lösung (pH-Wert 11 bis 13) versetzt. Die Mischung wird auf 90 bis 110 °C erhitzt und für 30 bis 150 Minuten am Sieden gehalten. Nach Filtration wird das Natriumanthranilat-haltige Filtrat entfärbt und mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 3,5 bis 4,0 eingestellt. Ausgefallene Anthranilsäure wird gewaschen und getrocknet.

Keines der beschriebenen Verfahren des Standes derTechnik ist frei von Nachteilen, sodass ein Bedarf an weiteren Verbesserungen auf dem Gebiet der Gewinnung organischer Säuren aus wässrigen Lösungen derselben (Mutterlaugen) bestand. Insbesondere wäre ein Verfahren wünschenswert, bei dem, erstens, die organische Säure selektiv und nahezu vollständig aus der wässrigen Mutterlauge entfernt werden kann, ohne dass andere Komponenten, wie beispielsweise ein organisches Lösemittel, in die wässrige Phase übergehen. Zweitens wäre ein Verfahren wünschenswert, bei dem die abgetrennte organische Säure mit hoher Konzentration und Ausbeute wieder in eine wässrige Phase überführt werden kann.

Diesem Bedarf Rechnung tragend ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung einer organischen Säure aus einer wässrigen Lösung der organischen Säure, wobei die organische Säure ausgewählt ist aus

(i) einer Aminobenzoesäure der Formel (I), worin R für CH3 oder H steht, oder

(ii) einer aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel

(II), worin n = 1 oder - bevorzugt - 2 bedeutet, das Verfahren umfassend die Schritte:

A) Herstellung der organischen Säure durch ein biologisches Verfahren (bevorzugt eine Fermentation) oder eine chemische Umsetzung (d. h. in einem nicht-biologischen Verfahren), wobei a) die organische Säure während oder nach der Herstellung aus einem wässrigen Medium kristallisiert wird (um diese, gegebenenfalls unter Protonierung des Anions der organischen Säure, zu isolieren oder um bereits isolierte organische Säure durch Umkristallisation zu reinigen), gefolgt von

1) Abtrennen der in der Kristallisation (d. h. in der Kristallisation von Schritt a)) ausgefallenen Anteile der organischen Säure durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung unter Verbleib einer ersten wässrigen Lösung der organischen Säure und

2) optional, Abreichern des Anteils der in der ersten wässrigen Lösung der organischen Säure gelösten organischen Säure durch Extrahieren von organischer Säure mit einem organischen Extraktionsmittel oder durch Adsorption von organischer Säure an einem Adsorptionsmittel, gefolgt von Abtrennen des (mit organischer Säure beladenen) organischen Extraktionsmittels bzw. Adsorptionsmittels unter Erhalt einer (an organischer Säure abgereicherten) zweiten wässrigen Lösung der organischen Säure;

B) Behandeln der ersten wässrigen Lösung der organischen Säure oder der zweiten wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz, dessen Metallionen Mn ²⁺ , Fe ²⁺ und/oder Cu ²⁺ umfassen (und insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mn ²⁺ , Fe ²⁺ und Cu ²⁺ ), unter Ausfällung einer Metallverbindung der organischen Säure (schwerlösliche Komplexverbindung oder schwerlösliches Salz), gefolgt von Abtrennen der ausgefallenen Metallverbindung der organischen Säure durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung;

C) Basenbehandlung der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure mit einer wässrigen Basenlösung unter Ausfällung von Metallhydroxid und Abtrennung ausgefallenen Metallhydroxids durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung unter Verbleib einer basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure, wobei die Basenbehandlung insbesondere ohne Verwendung von Calciumoxid und insbesondere bei einer Temperatur von 20 °C bis 85 °C, bevorzugt 20 °C bis 70 °C, besonders bevorzugt 20 °C bis 50 °C, insbesondere auch bei Umgebungstemperatur, durchgeführt wird; und

D) Kristallisieren von organischer Säure aus der in C) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure.

Vollkommen überraschend wurde gefunden, dass es durch die Kombination aus Behandlung mit einem Metallsalz der genannten Art (Schritt B)) und der Basenbehandlung (Schritt C)) möglich wird, eine wässrige Lösung der organischen Säure (in anionischer Form) bereitzustellen, die deutlich höher konzentriert ist als die aus A)a) stammende wässrige Lösung der organischen Säure und die infolgedessen einer Reaktivkristallisation (Schritt D)) zugeführt werden kann, um weitere organische Säure zu isolieren.

Alle pH-Werte beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Temperatur, bei welcher der entsprechende Schritt (z. B. Schritt D)) durchgeführt wird und können mit einer Glaselektrode einfach gemessen werden.

Unter biologischen Verfahren werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung fermentative oder enzymatische Umwandlungen organischer Stoffe verstanden.

Entsprechend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Umwandlung eines organischen Stoffes als chemisch (chemische Umsetzung oder chemisches Verfahren) bezeichnet, wenn diese ohne Anwendung fermentativer oder enzymatischer Prozesse abläuft (also rein thermisch oder unter Anwendung nicht-biologischer Katalysatoren erfolgt). In den beigefügten Abbildungen zeigen

FIG. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

FIG. 2 eine schematische Darstellung der mehrstufigen Durchführung von Schritt C).

Es folgt zunächst eine Kurzzusammenfassung verschiedener möglicher Ausführungsformen der Erfindung:

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, umfasst die Basenbehandlung in C) n nacheinander durchgeführte Schritte, wobei n eine natürliche Zahl im Bereich von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 9, besonders bevorzugt 4 bis 8, ist, wobei in jedem der n Schritte eine Teilmenge der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure mit einer wässrigen Basenlösung unter Ausfällung von Metallhydroxid behandelt wird, wobei nach jedem Schritt eine Abtrennung ausgefallenen Metallhydroxids durch Fest-Flüssig-Phasentrennung unter Verbleib einer basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durchgeführt wird, wobei die wässrige Basenlösung im zweiten bis n-ten Schritt die im jeweils vorangehenden Schritt erhaltene basische wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure umfasst (und gegebenenfalls aus dieser besteht, also keine weiteren Bestandteile umfasst); wobei das Kristallisieren der organischen Säure in D) mit der im n-ten Schritt von C) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durchgeführt wird.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sofern diese nicht die getrennte Durchführung der Kristallisation der organischen Säure in D) und in A)a) vorsehen, umfasst das Kristallisieren organischer Säure in D) die Rückführung der in C) (d. h. bei n-stufiger Basenbehandlung der im n-ten Schritt von C)) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure nach A)a).

In einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sofern diese nicht die gemeinsame Durchführung der Kristallisation der organischen Säure in D) und in A)a) vorsehen, wird das Kristallisieren organischer Säure in D) getrennt von A)a) durchgeführt. In einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, wird das in C) ausgefallene Metallhydroxid in Schritt B) zurückgeführt und dort als Bestandteil des Metallsalzes verwendet.

In einerfünften Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sofern diese nicht ausschließlich aliphatische gesättigte Dicarbonsäure der Formel (II) betreffen, ist die organische Säure eine Aminobenzoesäure der Formel (I), insbesondere 2-Aminobenzoesäure (Anthranilsäure) oder 2-Amino-5- Methylbenzoesäure, bevorzugt 2-Aminobenzoesäure.

In einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünften Ausführungsform ist, wird in A)a) durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, ein pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, eingestellt, und in B) wird ein pH-Wert im gleichen Bereich eingehalten (gegebenenfalls durch Zugabe einer Säure oder Base, sollte der pH-Wert infolge der Zugabe des Metallsalzes zu sehr steigen oder sinken).

In einer siebten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünften und sechsten Ausführungsform ist, umfasst A) ein biologisches Verfahren, nämlich die Fermentation eines Rohstoffes enthaltend eine fermentierbare Kohlenstoff-haltige Verbindung und eine Stickstoff-haltige Verbindung in Gegenwart von Mikroorganismen.

In einer achten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist,

(I) wird zur Durchführung von A)a) die Fermentation bei einem pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, durchgeführt, sodass die Aminobenzoesäure der Formel (I) bereits in der Fermentation kristallisiert; oder

(II) wird die Fermentation bei einem pH-Wert im Bereich von > 4,7 bis 11 (insbesondere 6,0 bis 11), bevorzugt 4,8 bis 9,0 (insbesondere 6,0 bis 9,0), besonders bevorzugt 5,0 bis 8,0 (insbesondere 6,0 bis 8,0) durchgeführt, wobei zur Durchführung von A)a) nach der Fermentation ein pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, eingestellt wird.

In einer neunten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten und achten Ausführungsform ist, sind die Mikroorganismen ausgewählt aus Escherichia coli, Pseudomonas putida, Corynebacterium glutamicum, Ashbya gossypii, Pichia pastoris, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia lipolytica, Zygosaccharomyces bailii oder Saccharomyces cerevisiae.

In einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünften und sechsten Ausführungsform ist, umfasst A) eine chemische Umsetzung (d. h. ein nicht-biologisches Verfahren).

In einer elften Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zehnten Ausführungsform ist, umfasst A) die Umsetzung von, gegebenenfalls Methylsubstituiertem, Phthalimid oder Phthalamid mit einem Alkalimetallhypohalogenid (insbesondere Natriumhypochlorit) in basischem Medium, gefolgt von der Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, zur Durchführung von A)a).

In einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, sofern diese nicht ausschließlich Aminobenzoesäuren der Formel (I) betreffen, ist die organische Säure eine aliphatische gesättigte Dicarbonsäure der Formel (II), insbesondere 1,6-Hexan-Dicarbonsäure (Adipinsäure).

In einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zwölften Ausführungsform ist, wird in A)a) durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, ein pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, eingestellt, und in B) wird durch Zugabe einer Base ein pH-Wert im Bereich von > 4,0 bis 7,0, bevorzugt 4,7 bis 5,8, besonders bevorzugt 5,3 bis 5,7, eingestellt.

In einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zwölften und dreizehnten Ausführungsform ist, umfasst A) ein biologisches Verfahren.

In einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der vierzehnten Ausführungsform ist, umfasst das biologische Verfahren die Fermentation eines Rohstoffes enthaltend eine fermentierbare Kohlenstoff-haltige Verbindung in Gegenwart von Mikroorganismen.

In einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist,

(I) wird zur Durchführung von A)a) die Fermentation bei einem pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, durchgeführt, sodass die aliphatische gesättigte Dicarbonsäure der Formel (II) bereits in der Fermentation kristallisiert; oder (II) wird die Fermentation bei einem pH-Wert im Bereich von > 4,0 bis 11 (insbesondere 6,0 bis 11), bevorzugt 5,0 bis 9,0 (insbesondere 6,0 bis 9,0), besonders bevorzugt 5,0 bis 8,0 (insbesondere 6,0 bis 8,0) durchgeführt, wobei zur Durchführung von A)a) nach der Fermentation ein pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, eingestellt wird.

In einer siebzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsform ist, sind die Mikroorganismen ausgewählt aus Escherichia coli, Pseudomonas putida, Corynebacterium glutamicum, Bacillus coagulans, Ashbya gossypii, Pichia pastoris, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia Hpolytica, Zygosaccharomyces bailii oder Saccharomyces cerevisiae.

In einer achtzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zwölften und dreizehnten Ausführungsform ist, umfasst A) eine chemische Umsetzung (d. h. ein nicht-biologisches Verfahren).

In einer neunzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der achtzehnten Ausführungsform ist, gilt insbesondere n = 2 (die organische Säure ist also insbesondere Adipinsäure), wobei A) die Hydrierung einer zu der aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II) korrespondierenden aliphatischen ungesättigten Dicarbonsäure (wie insbesondere Muconsäure) umfasst (und A)a) insbesondere zur Reinigung des in der Hydrierung erhaltenen Produkts durchgeführt wird).

In einer zwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine weitere besondere Ausgestaltung der achtzehnten Ausführungsform ist, ist die aliphatische gesättigte Dicarbonsäure der Formel (II) 1,6-Hexandicarbonsäure (Adipinsäure), wobei A) die Oxidation von Cyclohexan mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasgemischen (insbesondere Luft) zu Cyclohexanol und Cyclohexanon und deren anschließende Oxidation mit Salpetersäure umfasst.

In einer einundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der vierzehnten und achtzehnten Ausführungsform ist, umfasst A) eine (enzymatische oder chemische) Spaltung eines Polyesters.

In einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, insbesondere insoweit diese die Gewinnung einer aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II) (bevorzugt 1,6-Hexan- Dicarbonsäure, Adipinsäure) betreffen, umfassen die Metallionen des in B) eingesetzten Metallsalzes Fe ²⁺ und/oder Cu ²⁺ und sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fe ²⁺ und Cu ²⁺ (wobei insbesondere im Fall der Gewinnung einer aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II) Cu ²⁺ bevorzugt ist). In einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, wird in C) (bei n-stufiger Basenbehandlung in jedem der n Schritte der Basenbehandlung) ein pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 14, bevorzugt 10 bis 14, besonders bevorzugt 11 bis 13, eingestellt.

In einer vierundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, werden in B) die Metallionen in maximal stöchiometrischer Menge, bezogen auf die Menge der organischen Säure, zugegeben.

In einer fünfundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, umfasst das Metallsalz ein Sulfat, Chlorid und/oder Hydroxid.

In einer sechsundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, werden die Fest-Flüssig-Phasentrennungen in A), B) und/oder C) durch Filtration, Zentrifugation oder Sedimentation, gegebenenfalls unterstützt durch eine vorangehende Flokkulation, durchgeführt.

In einer siebenundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, wird in A) der Schritt 2) durchgeführt, wobei das organische Extraktionsmittel ausgewählt ist aus (i) einem Alkohol, insbesondere einem Alkanol, mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen (insbesondere 1-Decanol und/oder 1-Dodecanol), bevorzugt 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 9 bis 11 Kohlenstoffatomen, (ii) einem Keton (insbesondere Methyl-/so-Butylketon und/oder Cyclohexanon), (iii) einem Ether (insbesondere Diethylether), (iv) einem Ester (insbesondere Butylacetat), (v) einem aromatischen, gegebenenfalls Halogensubstituierten, Kohlenwasserstoff (insbesondere Benzol, Toluol, Monochlorbenzol und/oder Dichlorbenzol) oder (vi) einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten Extraktionsmittel, und das Adsorptionsmittel ausgewählt ist aus (i) Aktivkohle, (ii) polymerbasierten Adsorptionsmitteln, (iii) Graphit, (iv) einem polaren Adsorptionsmittel wie insbesondere Silikagel, Kalkstein oder einem Aluminiumsilikat oder (v) einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten Adsorptionsmittel.

In einer achtundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, verbleibt in B) nach dem Abtrennen der ausgefallenen Metallverbindung der organischen Säure durch Fest-flüssig-Phasentrennung eine wässrige Phase, die durch Zugabe einer Base auf einen pH-Wert im Bereich von 8,0 bis 14, bevorzugt 10 bis 13, eingestellt wird, wobei Metallhydroxide ausfallen, welche durch eine weitere Fest-Flüssig-Phasentrennung abgetrennt und anschließend in B) als Bestandteil des Metallsalzes verwendet werden.

In einer neunundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der achtundzwanzigsten Ausführungsform ist, umfasst die zur Einstellung des pH-Werts eingesetzte Base ein Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxid, ein Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonat, ein Alkali- oder Erdalkalimetallhydrogencarbonat, insbesondere Natronlauge, Kalilauge oder Calciumlauge.

Die zuvor kurz geschilderten Ausführungsformen und weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden näher erläutert. Sämtliche zuvor beschriebenen Ausführungsformen und die weiteren im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind, sofern sich aus dem Kontext für den Fachmann nicht eindeutig das Gegenteil ergibt oder nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt wird, beliebig unter- und miteinander kombinierbar.

HERSTELLUNG DER ORGANISCHEN SÄURE

Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Herstellung der organischen Säure, ist selbstredend abhängig von der Art der gewünschten Säure. Während der Herstellung oder im Anschluss daran findet der Kristallisationsschritt A)a) statt.

Aminobenzoesäuren der Formel (I)

Strebt man die Gewinnung von Aminobenzoesäure der Formel (I) an, von welchen 2-Aminobenzoesäure (= Anthranilsäure) bevorzugt ist, so hat es sich bewährt, in Schritt A)a) durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, einen pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, einzustellen. Die genaue Art und Weise der Durchführung der Kristallisation gemäß Schritt A)a) ist wiederum abhängig von der Art der Durchführung des Schritts A) insgesamt.

Biologische Verfahren

In einer Ausführungsform umfasst Schritt A) einen fermentativen Schritt. Dieser wird durchgeführt, indem eine fermentierbare Kohlenstoff-haltige Verbindung und eine Stickstoff-haltige Verbindung in Gegenwart von Mikroorganismen zur gewünschten Aminobenzoesäure bzw. deren Anion umgesetzt werden. Derartige Fermentationen wurden bereits beschrieben; siehe die nachfolgend zitierte Literatur. Als Mikroorganismen für eine fermentative Herstellung einer Aminobenzoesäure der Formel (I) eignen sich insbesondere Escherichia coli, Pseudomonas putida, Corynebacterium glutamicum, Ashbya gossypii, Pichia pastoris, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia Hpolytica, Zygosaccharomyces bailii oder Saccharomyces cerevisiae.

Die Fermentation in Schritt A) wird bevorzugt so durchgeführt, dass der pH-Wert in der erhaltenen Fermentationsbrühe im Bereich von 3,0 bis 11, bevorzugt > 4,7 bis 11 (= Fall (II); siehe unten), liegt. Erforderlichenfalls kann der pH-Wert durch Zugabe von wässrigem oder gasförmigen Ammoniak, wässrigem Kaliumhydroxid oder wässrigem Natriumhydroxid (bei zu niedrigen pH-Werten) bzw. durch Zugabe einer Mineralsäure, insbesondere von Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure (bei zu hohen pH-Werten) reguliert werden. Für unterschiedliche Mikroorganismen können unterschiedliche pH- Bereiche innerhalb des genannten pH-Bereichs von 3,0 bis 11 besonders optimal sein. Außerdem hat der pH-Wert in der Fermentation Einfluss auf den Schritt A)a). Abhängig vom konkret innerhalb des Bereiches von 3,0 bis 11 vorliegendem pH-Wert liegt nämlich die Aminobenzoesäure in der Fermentationsbrühe als gut wasserlösliches Anion (HzNCeHsfRjCOO-) oder in der relativ schlecht wasserlöslichen elektroneutralen Form (H ₂ NC ₆ H ₃ (R)COOH bzw. H ₃ N ⁺ C ₆ H ₃ (R)COO-) vor.

Bei pH-Werten im Bereich insbesondere von 4,7 oder weniger, bevorzugt von 3,7 oder weniger, besonders bevorzugt von 3,6 oder weniger, liegt die Aminobenzoesäure überwiegend bis vollständig in der elektroneutralen Form vor und kristallisiert daher während der Fermentation spontan aus, sodass ein separater Kristallisationsschritt verzichtbar ist und die kristallisierte Aminobenzoesäure direkt aus der Fermentationsbrühe isoliert werden kann (Fall (I)). Fall (I) ist beispielsweise dann besonders bevorzugt, wenn durch die beschriebene Vorgehensweise in der Fermentation Vorteile entstehen wie insbesondere eine reduzierte Toxizität für die Mikroorganismen in der Fermentationsbrühe infolge der Fällung der Aminobenzoesäure.

In Fall (I) wird die Fermentation vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, durchgeführt. Schritt A)a) ist dann Bestandteil der Fermentation. Hierbei werden bevorzugt Eukaryoten, insbesondere Hefen als Mikroorganismen eingesetzt. Hierzu wird insbesondere auf die internationale Anmeldung WO 2017/102853 Al verwiesen. Bevorzugt kommen Hefezellen zum Einsatz, die in der Lage sind, eine fermentierbare Kohlenstoff-haltige Verbindung in Gegenwart einer geeigneten Stickstoffquelle in Aminobenzoesäure umzuwandeln, ohne dass die so gebildete Aminobenzoesäure in zellinternen biochemischen Prozessen gleich wieder verbraucht wird, sodass sich Aminobenzoesäure in der Zelle anreichert und schließlich in die Fermentationsbrühe übergeht. Eukaryoten wie Ashbya gossypii, Pichia pastoris, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia Hpolytica, Zygosaccharomyces bailii und Saccharomyces cerevisiae werden bevorzugt im sauren Milieu kultiviert und eignen sich daher für den hier beschriebenen Fall (I). Schritt A)a) ist in Fall (I) Bestandteil der Fermentation. Die ausgefallene Aminobenzoesäure wird nach Beendigung der Fermentation durch eine (erste) Fest-Flüssig-Phasentrennung abgetrennt, wobei diese im Gemisch mit den Mikroorganismen anfällt. Zur Trennung beider kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass man die Aminobenzoesäure in möglichst konzentrierter Form selektiv löst (z. B. mit wässriger Basenlösung, wässriger Säurelösung oder einem organischen Lösungsmittel) und dann aus dieser Lösung erforderlichenfalls wieder abscheidet (durch erneute Kristallisation bzw. Eindampfen). Dabei kann auch so vorgegangen werden, dass man einen ersten Teil des Feststoffgemisches, insbesondere 50 %, in möglichst wenig wässriger Basenlösung (z. B. unter Erhalt eines pH-Werts der überstehenden Lösung von 7,0) und einen zweiten Teil des Feststoffgemisches, insbesondere 50 %, in möglichst wenig wässriger Säurelösung aufnimmt (z. B. unter Erhalt eines pH-Werts der überstehenden Lösung von 1,0) und nach Abtrennung der ungelösten Anteile die verbleibenden - vergleichsweise hochkonzentrierten - Lösungen zusammengibt, sodass sich im resultierenden Gemisch ein pH-Wert am oder in der Nähe des isoelektrischen Punktes einstellt und die Aminobenzoesäure wieder ausfällt. Die nach Abtrennung der ausgefallenen Aminobenzoesäure in einer (zweiten) Fest-Flüssig- Phasentrennung verbleibende Mutterlauge hat ein wesentlich geringeres Volumen als die nach der ersten Fest-Flüssig-Phasentrennung erhaltene Mutterlauge und kann, da sie nur noch vergleichsweise wenig Aminobenzoesäure enthält, entsorgt oder vorteilhafterweise mit der Mutterlauge aus der ersten Fest-Flüssig-Phasentrennung vereinigt werden.

Die bei derersten Fest-Flüssig-Phasentrennung erhaltene Flüssigphase oderdie vereinigten Flüssigphasen aus der ersten und zweiten Fest-Flüssig-Phasentrennung stellt/stellen in dieser Ausführungsform die „wässrige Lösung der organischen Säure" dar. Fest-Flüssig- Phasentrennungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets (egal in welchem Verfahrensschritt) bevorzugt als Filtration, Zentrifugation oder Sedimentation, gegebenenfalls unterstützt durch eine vorangehende Flokkulation, durchgeführt.

Bei pH-Werten insbesondere von > 4,7, bevorzugt von 6,0 oder mehr, besonders bevorzugt von 8,0 oder mehr, liegt die Aminobenzoesäure überwiegend bis vollständig als Anion vor, sodass ein separater Kristallisationsschritt durchgeführt wird (Fall (II), welcher bevorzugt ist). In Fall (II) wird die Fermentation bevorzugt bei einem pH-Wert im Bereich von > 4,7 bis 11 (insbesondere 6,0 bis 11), bevorzugt 4,8 bis 9,0 (insbesondere 6,0 bis 9,0), besonders bevorzugt 5,0 bis 8,0 (insbesondere 6,0 bis 8,0) durchgeführt. Hierbei werden bevorzugt Prokaryoten, insbesondere Bakterien als Mikroorganismen eingesetzt. Hierzu wird insbesondere auf die Patentanmeldungen WO 2015/124686 Al und WO 2015/124687 Al verwiesen, in denen Fermentationsprozesse unter Einsatz von Bakterien beschrieben sind (siehe beispielsweise WO 2015/124687 Al, (i) Seite 15, Zeile 8 bis Seite 16, Zeile 30, (ii) Beispiel 1 (Seite 29, Zeile 4 bis 26), (iii) Beispiel 3 (vor allem Seite 34, Zeile 10 bis 18), (iv) Beispiel 4 (vor allem Seite 55, Zeile 9 bis 31) und die das Anion der Aminobenzoesäure als unmittelbares Verfahrensprodukt der Fermentation liefern, also für den Fall (II) geeignet sind. Insbesondere kommen solche Bakterien zum Einsatz, die in der Lage sind, eine fermentierbare Kohlenstoff-haltige Verbindung in Gegenwart einer geeigneten Stickstoffquelle in Aminobenzoesäure umzuwandeln, ohne dass die so gebildete Aminobenzoesäure in zellinternen biochemischen Prozessen gleich wieder verbraucht wird, sodass sich Aminobenzoesäure in der Zelle anreichert und schließlich in die Fermentationsbrühe übergeht. Mikroorganismen wie Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida oder Escherichia coli werden bevorzugt bei „neutralen bis basischen pH-Werten" kultiviert und eignen sich daher für den hier beschriebenen Fall (II). Da in diesem Fall die Aminobenzoesäure als Anion anfällt, wird sie in einem der Fermentation nachgelagerten Schritt durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, kristallisiert, wobei ein pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, eingestellt wird. In diesem Fall ist Schritt A)a) also ein der Fermentation nachgelagerter Schritt.

Chemische Verfahren

In einer anderen Ausführungsform umfasst Schritt A) eine chemische Umsetzung (d. h. ein nicht-biologisches Verfahren). Hier ist insbesondere die Umsetzung von, gegebenenfalls Methyl-substituiertem, Phthalimid oder Phthalamid mit einem Alkalimetallhypohalogenid (insbesondere Natriumhypochlorit) in basischem Medium zu nennen. Solche Verfahren sind literaturbekannt und beispielsweise in WO 2007/088346 Al beschrieben. Hierbei fällt die gewünschte Aminobenzoesäure der Formel (I) als Anion an und wird durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, kristallisiert (= Schritt A)a)).

Erfolgt der Kristallisationsschritt A)a) getrennt von der eigentlichen Herstellung wie zum Beispiel im Fall (II) der fermentativen Herstellung oder bei einer zur Reinigung eines Rohprodukts eingesetzten Kristallisation, so wird neben dem Reaktor zur Herstellung der organischen Säure ein zusätzlicher für Kristallisationen geeigneter technischer Apparat, in der Fachwelt als Kristallisator bezeichnet, eingesetzt. Geeignete Kristallisatoren sind beispielsweise Rührkessel oder Zwangsumlaufkristallisatoren wie solche vom „Typ Oslo". Im Kristallisator wird der pH-Wert erforderlichenfalls auf einen geeigneten Wert, im Fall der Aminobenzoesäure der Formel (I) auf einen Wert im Bereich von 3,0 bis 4,7, bevorzugt 3,2 bis 3,7, ganz besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6, eingestellt. Dies geschieht vorzugsweise durch Zugabe einer Säure ausgewählt aus Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure. Durch diese pH-Wert-Einstellung werden die Aminobenzoesäure-Anionen (HzNCeHsfRjCOO-) überwiegend bis vollständig in die elektroneutrale Form ((HzNCeHsfRjCOOH oder HsN+CeFMRjCOO“) überführt und kristallisieren aus. Diese Art der Kristallisation wird auch als Reokt/vkristallisation bezeichnet. Die kristallisierte Aminobenzoesäure wird durch Fest-Flüssig-Phasentrennung isoliert, wobei die „wässrige Lösung der organischen Säure" zurückbleibt.

Aliphatische gesättigte Dicarbonsäuren der Formel (II)

Strebt man die Gewinnung von aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II) an, von welchen 1,6-Hexan-Dicarbonsäure (= Adipinsäure) bevorzugt ist, so hat es sich bewährt, in Schritt A)a) durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, einen pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, einzustellen. Die genaue Art und Weise der Durchführung der Kristallisation gemäß Schritt A)a) ist wiederum abhängig von der Art der Durchführung des Schritts A) insgesamt. Sämtliche zuvor im Zusammenhang mit der Herstellung von Aminobenzoesäuren der Formel (I) beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung, die nicht für diese Aminobenzoesäuren spezifisch sind, gelten entsprechend auch für den folgend beschriebenen Fall der Herstellung von aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II). Dies betrifft z. B. die Ausgestaltung eines Kristallisators.

Biologische Verfahren

In einer Ausführungsform umfasst Schritt A) ein biologisches Verfahren. Dieser wird in einer ersten Variante insbesondere durchgeführt, indem eine fermentierbare Kohlenstoffhaltige Verbindung und eine Stickstoff-haltige Verbindung in Gegenwart von Mikroorganismen zur gewünschten aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure bzw. deren Anion umgesetzt werden. Derartige Fermentationen wurden bereits beschrieben; siehe insbesondere die bereits zitierten Veröffentlichungen Peter C. K. Lau (Editor), Quality Living Through Chemurgy and Green Chemistry, Springer-Verlag GmbH Germany 2016, Kapitel 3.3, S. 47 bis 54 und K. Raj, S. Partow et al., Biocatalytic production of adipic acid from glucose using engineered Saccharomyces cerevisiae in Metabolic Engineering Communications 2018, 6, 28 - 32.

Als Mikroorganismen für eine fermentative Herstellung einer aliphatischen gesättigten Dicarbonsäure der Formel (II) eignen sich insbesondere Escherichia coli, Pseudomonas putida, Corynebacterium glutamicum, Bacillus coagulans, Ashbya gossypii, Pichia pastoris, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia Hpolytica, Zygosaccharomyces bailii oder Saccharomyces cerevisiae. Ganz in Analogie zur zuvor beschriebenen Herstellung der Aminobenzoesäuren der Formel (I) liegt auch hier eine pH-Abhängigkeit vor: Abhängig vom pH-Wert, bei dem die Fermentation durchgeführt wird, kristallisiert die aliphatische gesättigte Dicarbonsäure bereits während der Fermentation aus (Fall (I)) oder die Fermentationsbrühe enthält die aliphatische gesättigte Dicarbonsäure in Form ihres Anions, wobei sich dann eine Reaktivkristallisation an die Fermentation anschließt (Fall (II)). In Fall (I) wird die Fermentation vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, durchgeführt. Zur Trennung von Mikroorganismen und organischer Säure kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass man die gesättigte aliphatische Dicarbonsäure in möglichst konzentrierter Form selektiv löst (z. B. mit wässriger Basenlösung oder einem organischen Lösungsmittel) und dann aus dieser Lösung erforderlichenfalls wieder abscheidet (durch erneute Kristallisation bzw. Eindampfen). Schritt A)a) ist dann Bestandteil der Fermentation. In Fall (II) wird die Fermentation bevorzugt bei einem pH-Wert im Bereich von > 4,0 bis 11 (insbesondere 6,0 bis 11), bevorzugt 5,0 bis 9,0 (insbesondere 6,0 bis 9,0), besonders bevorzugt 5,0 bis 8,0 (insbesondere 6,0 bis 8,0) durchgeführt. In diesem Fall fällt die aliphatische gesättigte Dicarbonsäure als Anion an und wird in einem der Fermentation nachgelagerten Schritt durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, kristallisiert, wobei ein pH-Wert im Bereich von 0 bis 4,0, bevorzugt 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt 2,0 bis 2,5, eingestellt wird. In diesem Fall ist Schritt A)a) also ein der Fermentation nachgelagerter Schritt.

In einer zweiten Variante der Herstellung der organischen Säure unter Anwendung eines biologischen Verfahrens werden Enzyme zur Spaltung von Polyestern eingesetzt. Die enzymatische Spaltung von Polyestern unter Verwendung von Cutinasen zur Freisetzung von Adipinsäure wurde beispielsweise in folgender Arbeit beschrieben: Perz, V., Bleymaier, K., Sinkel, C., Kueper, U., Bonnekessel, M., Ribitsch, D., & Guebitz, G. M. (2016), Substrate specificities ofcutinases on aliphatic-aromatic polyesters and on their model substrates, in New biotechnology, 2016, 33(2), 295 - 304.

Chemische Verfahren

In einer anderen Ausführungsform umfasst Schritt A) eine chemische Umsetzung (d. h. ein nicht-biologisches Verfahren). Chemische Verfahren zur Herstellung der Dicarbonsäuren der genannten Art sind bekannt. Es sei beispielsweise auf die Hydrierung der korrespondierenden aliphatischen ungesättigten Dicarbonsäuren verwiesen. Im Fall deram stärksten bevorzugte Adipinsäure kann die Herstellung also durch Hydrierung von Muconsäure erfolgen, die beispielsweise in WO2015/086827A1 beschrieben ist. Schritt A)a) wird hier insbesondere zur Reinigung des in der Hydrierung erhaltenen Produkts durchgeführt. Eine alternative Möglichkeit der Herstellung von Adipinsäure ist die eingangs bereits erwähnte und vielfach literaturbeschriebene Oxydation von Cyclohexan mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasgemischen (insbesondere Luft) zu Cyclohexanol und Cyclohexanon und deren anschließende Oxidation mit Salpetersäure (siehe A. Castellan et al. in Catal. Today 1991, 9, 237 - 254 für eine Übersicht).

Auch bei einer chemischen Umsetzung kann Schritt A) die Spaltung von Polyestern beispielsweise durch saure oder alkalische Hydrolyse umfassen. Zudem kann Schritt A) die saure oder alkalische Hydrolyse eines Polyamids basierend auf Hexamethylendiamin und Adipinsäure umfassen wie zum Beispiel in US 3,223,731 beschrieben.

OPTIONALER SCHRITT DER ABREICHERUNG DES ANTEILS DER IN DER ERSTEN WÄSSRIGEN LÖSUNG DER ORGANISCHEN SÄURE GELÖSTEN ORGANISCHEN SÄURE

Die auf eine der vorstehend beschriebenen Arten erhaltene erste wässrige Lösung der organischen Säure kann unmittelbar dem Schritt B) zugeführt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, diese Konzentration an organischer Säure in dieser ersten wässrigen Lösung an organischer Säure vor Durchführung des Schritt B) bereits auf andere Weise zu verringern. Hierfür eignen sich die in der Fachwelt bekannten Verfahren der Extraktion und

Bei Anwendung eines extraktiven Verfahrens wird die erste wässrige Lösung der organischen Säure mit einem organischen Extraktionsmittel extrahiert, woran sich eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung unter Erhalt einer wässrige Phase (= an organischer Säure abgereicherte zweite wässrige Lösung der organischen Säure) und einer organischen Phase (= mit organischer Säure beladenes Extraktionsmittel) anschließt. Flüssig-Flüssig- Phasentrennungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung stets (egal in welchem Verfahrensschritt) bevorzugt über Abscheider, Dekanter oder Zentrifugatoren durchgeführt.

Als Extraktionsmittel eignen sich beispielsweise (i) Alkohole, insbesondere Alkanole, mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen (insbesondere 1-Decanol und/oder 1-Dodecanol), bevorzugt 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 9 bis 11 Kohlenstoffatomen, (ii) Ketone (insbesondere Methyl-/so-Butylketon und/oder Cyclohexanon), (iii) Ether (insbesondere Diethylether), (iv) Ester (insbesondere Butylacetat), (v) aromatische, gegebenenfalls Halogen-substituierte, Kohlenwasserstoffe (insbesondere Benzol, Toluol, Monochlorbenzol und/oder Dichlorbenzol) und (vi) Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Extraktionsmittel.

Geeignete Apparate zur Durchführung einer Extraktion sind in der Fachwelt bekannt. Geeignet sind beispielsweise sog. Mixer Settler oder Extraktionskolonnen mit einer theoretischen Trennstufenzahl von bevorzugt 3 bis 10 Stufen, besonders bevorzugt 3 bis 7 Stufen, ganz besonders bevorzugt 4 bis 6 Stufen. Das massenbezogene Phasenverhältnis der organischen zur wässrigen Phasen beträgt bevorzugt 0,20 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,50, ganz besonders bevorzugt 0,35 bis 0,50. Nach Trennen der organischen Lösemittelphase und der wässrigen Phase wird die wässrige Lösung der organischen Säure dem Schritt B) zugeführt. Das mit organischer Säure beladene Extraktionsmittel wird vorzugsweise einer Rückextraktion zugeführt, bei der die organische Säure durch Extraktion mit einer wässrigen Basenlösung in das Anion überführt wird und, nach Phasentrennung, eine wässrige Phase enthaltend Anionen der organischen Säure und eine alkoholische Phase erhalten wird. Da bei der Herstellung der organischen Säure Verunreinigungen anfallen können, die vergleichsweise polar sind und insbesondere diese vergleichsweise polaren Verunreinigungen in diesem Schritt zumindest in Anteilen in die wässrige Phase übergehen, ist es bevorzugt, Maßnahmen zum Ausschleusen solcher Verunreinigungen zu treffen. Die Extraktion kann bei Temperaturen von 20 °C bis 90 °C, bevorzugt 25 °C bis 70 °C, besonders bevorzugt 30 °C bis 50 °C, insbesondere auch bei Umgebungstemperatur, durchgeführt werden.

Als wässrige Basenlösung für die Rückextraktion wird bevorzugt eine wässrige Lösung eines Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxids (insbesondere Natronlauge, Kalilauge oder Calciumlauge), eines Alkali- oder Erdalkalimetallhydrogencarbonats (insbesondere eine Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat-Lösung), eines Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonats (insbesondere eine Natrium- oder Kaliumcarbonat-Lösung) oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen eingesetzt. Natron- und Kalilauge sind besonders bevorzugt. Unabhängig von der eingesetzten Base ist es bevorzugt, ein molares Verhältnis von Hydroxidionen zu organischer Säuregruppe von 1,0 bis 5,0, bevorzugt 1,0 bis 2,0 und besonders bevorzugt 1,0 bis 1,5 einzuhalten.

Für die Rückextraktion eignen sich die gleichen Apparate wie die zur Extraktion beschriebenen Apparate. Das massenbezogene Phasenverhältnis der organischen zur wässrigen Phasen beträgt bevorzugt 0,20 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,50, ganz besonders bevorzugt 0,20 bis 0,40.

Anstelle einer Extraktion kann auch eine Adsorption eingesetzt werden, um die erste wässrige Lösung an organischer Säure abzureichern. Hierzu wird die erste wässrige Lösung durch ein Bett aus einem Adsorptionsmittel gegeben, an welchem die organische Säure adsorbiert wird. Als Adsorptionsmittel eignen sich typischerweise unpolare Adsorptionsmittel wie beispielweise (i) Aktivkohle, (ii) Graphit oder (iii) Adsorberpolymere, aber auch (typischerweise) (iv) polare Adsorptionsmittel wie beispielsweise Silikagel, Kalkstein oder Aluminiumsilikate und (v) Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Adsorptionsmittel. Die Adsorption erfolgt vorzugsweise durch Überströmen des Adsorptionsmittels mit der wässrigen Lösung bis die Adsorptionseigenschaften des Adsorptionsmittels nachlassen und die Regeneration des Adsorptionsmittels durch Desorption der organischen Säure erforderlich wird. Die Desportion erfolgt vorzugsweise mit wässrigen Lösungen eines pH-Werts im Bereich von 5 bis 10 (Einstellung des pH-Werts zum Beispiel mit Natronlauge oder Salzsäure) oder alternativ mit organischen Lösungsmitteln, insbesondere 1-Dodecanol. Eine Variante einer solchen Aufarbeitung durch eine Folge aus einem Adsorption- und Desorptionsschritt ist in der internationalen Anmeldung WO 2018/114841 Al beschrieben. Das dort offenbarte Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption in saurer Umgebung (pH -0,8 bis 3,0) durchgeführt wird. Die bei der Desorption aus dem Bett des Adsorptionsmittel austretende Flüssigphase stellt in dieser Ausführungsform die zweite wässrige Lösung an organischer Säure dar und wird dem Schritt B) zugeführt.

Geeignete Apparate zur Durchführung einer Adsorption sind in der Fachwelt bekannt. Geeignet sind zum Beispiel Kolonnen, im Labormaßstab zweckmäßigerweise Chromatographiesäulen, mit denen das Adsorptionsmittel beschickt wird, insbesondere in Form eine Adsorberbetts.

METALLSALZBEHANDLUNG

In Schritt B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt A) erhaltene erste oder zweite wässrige Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz, dessen Metallionen Mn ²⁺ , Fe ²⁺ und/oder Cu ²⁺ umfassen und insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mn ²⁺ , Fe ²⁺ und Cu ²⁺ , unter Ausfällung einer Metallverbindung der organischen Säure (schwerlösliche Komplexverbindung oder schwerlösliches Salz), behandelt, woran sich eine Abtrennung der ausgefallenen Metallverbindung der organischen Säure durch eine Fest-Flüssig-Phasentrennung anschließt. Von den erfindungsgemäß einsetzbaren Metallionen sind Fe ²⁺ und Cu ²⁺ bevorzugt (insbesondere im Fall der Gewinnung der aliphatischen gesättigten Dicarbonsäuren); besonders bevorzugt ist Cu ²⁺ (wiederum insbesondere im Fall der Gewinnung der aliphatischen gesättigten Dicarbonsäuren).

Der optimale pH-Wert in Schritt B) richtet sich nach der Art der zu gewinnenden organischen Säure und beträgt im Fall der Aminobenzoesäuren der Formel (I) bevorzugt 3,0 bis 4,7, besonders bevorzugt 3,2 bis 3,7, ganz besonders bevorzugt 3,4 bis 3,6 und im Fall der aliphatischen gesättigten Dicarbonsäuren der Formel (II) bevorzugt > 4,0 bis 7,0, besonders bevorzugt 4,7 bis 5,8, ganz besonders bevorzugt 5,3 bis 5,7. Sollte der pH-Wert infolge saurer oder basischer Eigenschaften des zugesetzten Metallsalzes von den angestrebten Bereichen abzuweichen drohen, kann dies durch Zugabe von Säure (vorzugsweise Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure) bzw. Base (vorzugsweise Natronlauge, Kalilauge oder Calciumhydroxid) leicht ausgeglichen werden. Das in Schritt B) einzusetzende Metallsalz ist bevorzugt ein Sulfat, Chlorid und/oder Hydroxid. Die Verwendung eines Hydroxids ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher das im weiter unten noch näher beschriebenen Schritt e) anfallende ausgefallene Metallhydroxid in den Schritt B) zurückgeführt und dort als Bestandteil des Metallsalzes verwendet wird. Einem evtl, zu starken pH-Wert-Anstieg in Schritt B) kann durch Säurezugabe begegnet werden.

Bevorzugt werden die Metallionen des Metallsalzes in maximal stöchiometrischer Menge, bezogen auf die Menge der organischen Säure, zugegeben.

Die Metallsalzbehandlung wird vorzugsweise bei 20 °C bis 50 °C, besonders bevorzugt bei 20 °C bis 30 °C, insbesondere auch bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Als Reaktionsapparat eignet sich beispielsweise ein Rührkesselreaktor (oder mehrere, insbesondere in Serie geschaltete, Rührkesselreaktoren). Zur Durchführung der Behandlung kann so vorgegangen werden, dass man das Metallsalz (z. B. Cu(OH)z) im Reaktor vorlegt und mit der wässrigen Lösung der organischen Säure, erforderlichenfalls unter aktiver Einstellung des pH-Werts (siehe die vorigen Ausführungen zu geeigneten pH- Werten) versetzt. Nach Ausfällung der schwerlöslichen Metallverbindung der organischen Säure wird diese durch Fest-Flüssig-Phasentrennung abgetrennt. Die verbleibende wässrige Phase kann als Abwasser entsorgt werden. Da diese wässrige Phase noch Metallsalze in Anteilen, die ihrer Löslichkeit bei dem vorliegenden (sauren, siehe oben) pH- Wert entsprechen, enthält, und diese Anteile unter Umweltgesichtspunkten unerwünscht hoch sein können, ist es in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, den pH-Wert der in der Fest-Flüssig-Phasentrennung erhaltenen wässrigen Flüssigphase auf Werte von 8,0 bis 14, bevorzugt 10 bis 13, zu erhöhen, um gelöste Metallionen als schwerlösliche Hydroxide auszufällen. Diese können dann in einer zweiten Fest-Flüssig-Phasentrennung abgetrennt und in den Schritt B) rezykliert werden. Die bei der zweiten Fest-Flüssig- Phasentrennung erhaltene wässrige Flüssigphase kann dann problemlos entsorgt werden, beispielsweise in einer biologischen Kläranlage. Zur pH-Wert-Erhöhung eignen sich gängige Basen wie Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, Alkali- und Erdalkalimetallcarbonate, oder Alkali- und Erdalkalimetallhydrogencarbonate, insbesondere Natronlauge, Kalilauge oder Calciumlauge.

BASENBEHANDLUNG

In Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Basenbehandlung der in Schritt B) erhaltenen Metallverbindung der organischen Säure. Hierbei geht die organische Säure als Anion in Lösung und die eingesetzten Metallionen fallen als Hydroxide aus. Es ist bevorzugt, Schritt e) mehrstufig in n nacheinander durchgeführten Schritten durchzuführen, wobei n eine natürliche Zahl im Bereich von 2 bis 10, bevorzugt 3 bis 9, besonders bevorzugt 4 bis 8, ist. Hierzu wird in jedem der n Schritte eine Teilmenge der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure mit einer wässrigen Basenlösung unter Ausfällung von Metallhydroxid behandelt, wobei nach jedem Schritt eine Abtrennung ausgefallenen Metallhydroxids durch Fest-Flüssig-Phasentrennung unter Verbleib einer basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durchgeführt wird, wobei die wässrige Basenlösung im zweiten bis n-ten Schritt die im jeweils vorangehenden Schritt erhaltene basische wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure umfasst (und gegebenenfalls aus dieser besteht, also keine weiteren Bestandteile umfasst). Die Kristallisation gemäß dem nachfolgend noch näher beschriebenen Schritt D) wird dabei mit der im n-ten Schritt von C) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure durchgeführt.

In Schritt C) wird vorzugsweise ein pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 14, bevorzugt 10 bis 14, besonders bevorzugt 11 bis 13, eingehalten, erforderlichenfalls unter Nachdosieren von Basenlösung. Als wässrige Basenlösung eignen sich alle dem Fachmann geläufige Basen wie insbesondere wässrige Lösungen von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden (insbesondere Natronlauge, Kalilauge oder Calciumlauge (wässrige Lösung von Calciumhydroxid)), Alkalioder Erdalkalimetallhydrogencarbonaten, Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonaten (insbesondere eine Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat-Lösung oder eine Natriumoder Kaliumcarbonat-Lösung) oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Basenlösungen. Natron- und Kalilauge sind besonders bevorzugt. Bei mehrstufiger Durchführung von Schritt C) werden die genannten pH-Wert in jedem der n Schritte eingehalten.

Schritt C) wird wie Schritt B) bevorzugt bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Auch hier eignet sich ein Rührkesselreaktor (oder mehrere, insbesondere in Serie geschaltete, Rührkesselreaktoren).

KRISTALLISATION

In Schritt D) werden die in der in Schritt C) erhaltenen basischen wässrigen Lösung enthaltenen Anionen der organischen Säure kristallisiert. Dies geschieht durch pH-Wert- Erniedrigung durch Zugabe einer anorganischen Säure, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure. Die einfachste Möglichkeit der Durchführung von Schritt D) besteht darin, die in Schritt C) erhaltene basische wässrige Lösung in die Kristallisation gemäß A)a) zu führen, wo bereits entsprechende saure Bedingungen herrschen. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, den Schritt D) getrennt von A)a) durchzuführen, etwa in einem separaten Kristallisator. Hierfür eignen sich die gleichen Typen wie zuvor beschrieben, gegebenenfalls (aufgrund der geringeren Mengen) in kleinerer Ausführung. Die pH-Werte sind dann so einzustellen, wie weiter oben für A)a) beschrieben.

Die beigefügten Abbildungen sollen das Verständnis der Erfindung noch vertiefen.

FIG. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welcher der Schritt Aa) ein der eigentlichen Herstellung der organischen Säure nachgelagerter Schritt ist und in welcher Schritt D) durchgeführt wird, in dem die wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure aus Schritt C) in die Kristallisation gemäß Schritt Aa) zurückgeführt wird.

Die Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung:

FIG. 2 zeigt die bevorzugte Ausgestaltung des Schritts C) in n Stufen (hier beispielhaft mit n = 7). Hier wird die in Schritt B) erhaltene Metallverbindung der organischen Säure (9) in sieben Teilmengen (9.1, 9.2, ... 9.7) aufgeteilt, deren erste (9.1) mit wässriger Basenlösung (10) behandelt wird, wobei nach Fest-Flüssig-Phasentrennung eine erste Teilmenge (12.1) ausgefallenen Metallhydroxids (12) anfällt und abgetrennt wird (die Schritte der Basenbehandlung und Fest-Flüssig-Phasentrennung sind hier der Einfachheit halber nicht getrennt dargestellt). Die verbleibende basische wässrige Flüssigphase wird zu der zweiten Teilmenge (9.2) der Metallverbindung gegeben, und es wird erneut eine Fest- Flüssig-Phasentrennung durchgeführt, bei welcher eine zweite Teilmenge (12.2) ausgefallenen Metallhydroxids (12) abgetrennt wird. Nachdem diese Schritte mit fünf weiteren Teilmengen der Metallverbindung der organischen Säure durchgeführt werden, wird zum Schluss die basische wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure (13) erhalten. Die anfallenden Teilmengen (12.1, 12.2, ... 12.7) ausgefallenen Metallhydroxids werden bevorzugt vereint und dann wie in FIG. 1 dargestellt der Metallsalzbehandlung gemäß Schritt B) zugeführt.

In den folgenden Beispielen ging man von organischen Säuren aus, die nicht eigens für die Beispiele hergestellt, sondern aus kommerziellen Quellen bezogen wurden. Die in Schritt A) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene wässrige Lösung der organischen Säure wurde daher künstlich angesetzt, was der Aussagekraft der Versuche aber nicht abträglich ist. Fällung von 2-Aminobenzoesäure in wässriger Lösung durch Zugabe von

CuSO4, FeSO oder MnSO4

Chemikalien:

2-Aminobenzoesäure (Anthranilsäure, ortho-Aminobenzoesäure; CAS-Nr: 118-92-3) wurde von Sigma-Aldrich mit einer Reinheit von > 98 % bezogen. 2-Aminobenzoesäure wird im Folgenden mit „oAB" abgekürzt, unabhängig davon, in welcher Form (elektroneutral oder als Anion) diese vorliegt. CuSÜ4, FeSÜ4 • 7 H2O und MnSÜ4 • H2O wurden von Sigma-Aldrich mit einer Reinheit von > 99 % bezogen. Reinstwasser (aufbereitet mit einem Millipore- Laborwasseraufbereitungssystem) wurde verwendet. NaOH (Pellets) und HCI( _aq ) (37%ig) wurden von Acros eingesetzt. a) Bereitstellen der wässrigen Lösung der organischen Säure

Durch Lösen von oAB in Wasser wurde eine wässrige oAB-Lösung (oAB-Konzentration 5 g/L) hergestellt und auf diese Weise eine in einer Kristallisation gemäß Schritt A)a) erhaltene wässrige Lösung der organischen Säure (= Mutterlauge der Kristallisation) künstlich angesetzt. b) Behandeln der wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz (Schritt B))

Die wässrige oAB-Lösung und ein Metallsalz (CuSÜ4, FeSO4 oder MnSÜ4) wurden bei Raumtemperatur für mindestens 30 Minuten gemischt (molares Verhältnis Metallsalz : oAB = 1 : 2). Der pH-Wert wurde mit einer IM NaOH-Lösung auf etwa 3,5 eingestellt (entsprechend dem isoelektrischen Punkt von oAB). Danach wurde 30 Minuten gewartet, um die vollständige Absetzung des gebildeten Feststoffes (Metallverbindung der organischen Säure) zu ermöglichen. Eine Probe des wässrigen Überstands wurde mit HPLC (Hochleistungs-Flüssigchromatographie) hinsichtlich der oAB-Konzentration analysiert (Probe A). Der Feststoff (Cu(oAB)z, Fe(oAB)z bzw. Mn(oAB)z) wurde von der Flüssigphase durch Zentrifugation abgetrennt. c) Basenbehandlung der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure (Schritt C))

Im Fall der Versuche mit Fe und Cu wurde der abgetrennte Feststoff in Wasser resuspendiert, und der pH-Wert wurde mit einer lM-NaOH-Lösung auf pH = 12,0 bis 12,5 eingestellt. Die oAB-Metallverbindung ging dabei in Lösung und Metallhydroxid (CufOH bzw. Fe(OH)z) fiel als Feststoff aus. Nach 30-minütiger Durchmischung und 30 Minuten Zeit zum Absetzen wurde eine Probe des wässrigen Überstands mit HPLC auf oAB analysiert (Probe B). Der Feststoff (ausgefallenes Metallhydroxid) wurde im Anschluss von der Flüssigphase (basische wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure) getrennt. Im Fall des Eisen(ll)-hydroxids wurde die Basenbehandlung mehrfach durchgeführt (siehe FIG. 2):

Durch wiederholte Zugabe von Fe(oAB)z (insgesamt sieben Zugaben) sollte die oAB- Konzentration in der Flüssigphase weiter gesteigert werden. In jedem der sieben Schritte fiel Fe(OH)z als Feststoff aus, welcher nach jeder Zugabe durch Zentrifugation abgetrennt wurde. d) Rückführung ausgefallenen Metallhydroxids in den Schritt des Behandelns der wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz

Wässrige oAB-Lösung (5 g/L) wurde mit dem Metallhydroxid-Feststoff bei pH = 3,5 für 30 Minuten vermischt. Das Metallhydroxid löste sich auf und Cu(oAB)z bzw. Fe(oAB)z fiel aus. Eine Probe der Flüssigphase wurde nach Absetzen des Feststoffs hinsichtlich des oAB- Gehalts mit Hilfe von HPLC -Analytik untersucht (Probe C). ie:

Ein Agilent 1260 Infinity II LC mit Diodenarraydetektor wurde für die Quantifizierung von oAB verwendet. Als stationäre Phase wurde eine C18 Zorbax Eclispe (4,6 x 150 mm) mit Vorsäule eingesetzt. Als mobile Phase wurden Wasser mit 0,l%iger H3PO4 (A) und Methanol (B) mit folgendem linearen Gradienten verwendet:

• Min 0: 95% A / 5% B

• Min 4: 95% A / 5% B

• Min 15: 2% A / 98% B • Min 16 2% A / 98% B

• Min 16,5: 95% A / 5% B

• Min 21: 95% A / 5% B

Der Volumenstrom wurde zu 0,5 mL/min gesetzt. Injiziert wurde jeweils 5 pL Probe. Die Säulentemperatur war 35 °C. oAB wurde bei einer Wellenlänge von 254 nm und 330 nm detektiert und mit einer Kalibrierungsgerade verglichen.

Ergebnisse:

Der wässrige Überstand nach Ausfällen der Metallverbindung der organischen Säure (Probe A aus b)) wies eine oAB-Konzentration unterhalb des Detektionslimits von 0,05 goAß/L auf. Dies zeigt, dass es gelungen ist, die oAB nahezu quantitativ (> 99 %) in Form einer oAB-Metallverbindung als Feststoff auszufällen.

Der wässrige Überstand nach der durch Basenbehandlung ausgelösten Fällung von Metallhydroxid (Probe B aus c)) zeigte eine oAB-Konzentration von 14 g/L. Im Fall von Eisen konnte durch die Durchführung der Basenbehandlung in sieben Schritten die oAB- Konzentration in der flüssigen Phase auf 301 g/L gesteigert werden.

Es konnte gezeigt werden, dass der Feststoff (ausgefallenes Metallhydroxid, CufOH bzw. FejOHjz) zur erneuten Komplexierung von oAB aus wässriger Lösung genutzt werden kann (siehe d)). Analog zu Probe A aus b) wurde in Probe C nach Zugabe sowohl von FefOH als auch CU(OH)2 eine oAB-Konzentration unterhalb des Detektionslimits von 0,05 g ₀ Aß/L gemessen.

Insgesamt kann festgestellt werden, dass es gelang, die in der ursprünglichen „wässrigen Lösung der organischen Säure" vorhandene oAB (5 g/L) durch die erfindungsgemäße Abfolge von Behandlung mit einem Metallsalz und Basenbehandlung deutlich aufzukonzentrieren (auf mindestens 14 g/L, bei Durchführung der Basenbehandlung in sieben Schritten auf 301 g/L). Die so erhaltenen deutlich konzentrierteren Lösungen (des Anions der oAB) können ohne Probleme zum Zwecke der Isolierung der oAB einem Kristallisationsschritt unterzogen werden (Schritt D)).

Beispiel 2: Fällung von Adipinsäure in wässriger Lösung durch Zugabe von CuSO

Chemikalien:

Adipinsäure (CAS-Nr: 124-04-9) wurde mit einer Reinheit von 98 % bezogen. CuSC , wurde von Sigma-Aldrich mit einer Reinheit von > 99% bezogen. Reinstwasser (aufbereitet mit einem Millipore-Laborwasseraufbereitungssystem) wurde verwendet. NaOH (Pellets) und HCI(aq) (37 %ig) wurden von Acros eingesetzt. a) Bereitstellen der wässrigen Lösung der organischen Säure

Durch Lösen von Adipinsäure in Wasser wurde eine wässrige Adipinsäure-Lösung (12 g/L) hergestellt und auf diese Weise eine in einer Kristallisation gemäß Schritt A)a) erhaltene wässrige Lösung der organischen Säure (= Mutterlauge der Kristallisation) künstlich angesetzt. b) Behandeln der wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz (Schritt B))

Die wässrige Adipinsäure-Lösung und ein Metallsalz (CuSC ) wurden bei Raumtemperatur für mindestens 30 Minuten gemischt (molares Verhältnis Metallsalz : Adipinsäure = 1 : 1). Der pH-Wert wurde mit einer IM NaOH-Lösung auf etwa 5,5 eingestellt. Danach wurde 30 Minuten gewartet, um die vollständige Absetzung des gebildeten Feststoffes (Metallverbindung der organischen Säure) zu ermöglichen. Eine Probe des wässrigen Überstands wurde mit HPLC (Hochleistungs-Flüssigchromatographie) hinsichtlich der Adipinsäure-Konzentration analysiert (Probe A).

Der Feststoff (Kupfer-Adipat) wurde von der Flüssigphase durch Zentrifugation abgetrennt. c) Basenbehandlung der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure (Schritt C))

Der abgetrennte Feststoff wurde in Wasser resuspendiert, und der pH-Wert wurde mit einer IM NaOH-Lösung auf 12 bis 12,5 eingestellt. Die Adipinsäure-Metallverbindung geht dabei in Lösung und Metallhydroxid (Cu(OH)z) fällt aus. Nach 30-minütiger Durchmischung und 30 Minuten Zeit zum Absetzen wurde eine Probe des wässrigen Überstands mit HPLC auf den Adipinsäuregehalt analysiert (Probe B).

Der Feststoff (ausgefallenes Metallhydroxid) wurde im Anschluss von der Flüssigphase (basische wässrige Lösung enthaltend Anionen der organischen Säure) getrennt. d) Verwenden ausgefallenen Metallhydroxids im Schritt des Behandelns der wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz Wässrige Adipinsäure-Lösung (12 g/L) wurde mit dem Metallhydroxid (etwa stöchiometrisch) bei pH = 4,5 für 30 Minuten vermischt. Das Metallhydroxid löste sich auf und Metall-Adipat fiel aus. Eine Probe der Flüssigphase wurde nach Absetzen des Feststoffs hinsichtlich des Adipinsäure-Gehalts mit Hilfe von HPLC -Analytik untersucht (Probe C). ie:

Die Proben wurden in einem 0,1 M wässrigen Phosphatpuffer mit 0,1 Gew.% Pimelinsäure vorbereitet.

Ein Agilent 1260 Infinity II LC mit Diodenarraydetektor wurde für die Quantifizierung von Adipinsäure verwendet. Als stationäre Phase wurde eine C18 Zorbax Eclispe (4,6 x 150 mm) mit Vorsäule (Poroshell 120 EC-C18 (4,6 x 5 mm) eingesetzt. Als mobile Phase wurden Wasser mit 0,l %iger H3PO4 (A) und Acetonitril (B) mit folgendem linearen Gradient verwendet:

• Min 0: 95% A / 5% B

• Min 0,5: 95% A / 5% B

• Min 4,5: 75% A / 25% B

• Min 6,5 75% A / 25% B

• Min 6,6.5: 95% A / 5% B

• Min 9,5: 95% A / 5% B

Der Volumenstrom wurde zu 1,5 mL/min gesetzt. Injiziert wurde jeweils 1 pL Probe. Die Säulentemperatur war 35 °C. Adipinsäure wurde bei einer Wellenlänge von 208,8 nm detektiert und mit einer Kalibrierungsgerade verglichen. isse:

Der wässrige Überstand nach Ausfällen der Metallverbindung der organischen Säure (Probe A aus b)) wies eine Adipinsäure-Konzentration von 0,99 g/L auf. Dies zeigt die geringe Löslichkeit des Salzes.

Der ; Überstand nach der durch Basenbehandlung ausgelösten Fällung von :id (Probe B aus cj) zeigte eine Adipinsäure-Konzentration von 24 g/L.

Es konnte gezeigt werden, dass der Feststoff (ausgefallenes Cu(OH)z) zur erneuten Fällung von Adipinsäure aus wässriger Lösung genutzt werden kann (siehe d)). Die Adipinsäurekonzentration in Probe C aus d) lag bei 3 g/L. Es ist auf Basis der vorliegenden Daten zu erwarten, dass dieser Wert bei Durchführung von d) bei pH = 5,5 noch verringert werden kann. Insgesamt kann festgestellt werden, dass es gelang, die in der ursprünglichen „wässrigen Lösung der organischen Säure" vorhandene Adipinsäure (12 g/L) durch die erfindungsgemäße Abfolge von Behandlung mit einem Metallsalz und Basenbehandlung deutlich aufzukonzentrieren (auf mindestens 24 g/L). Die so erhaltenen deutlich konzentrierteren (Adipat-)Lösungen können ohne Probleme zum Zwecke der Isolierung der Adipinsäure einem Kristallisationsschritt unterzogen werden (Schritt D)).

Fällung von 2-Amino-5-Methylbenzoesäure in wässriger Lösung durch Zugabe von CuSO4

Chemikalien:

2-Amino-5-methylbenzoesäure (CAS-Nr: 2941-78-8) wurde von Sigma-Aldrich mit einer Reinheit von 97 % bezogen. CuSC wurde von Sigma-Aldrich mit einer Reinheit von > 99% bezogen. Reinstwasser (aufbereitet mit einem Millipore-Laborwasseraufbereitungssystem) wurde verwendet. NaOH (Pellets) und HCI( _aq ) (37 %ig) wurden von Acros eingesetzt. a) Bereitstellen der wässrigen Lösung der organischen Säure

Durch Lösen von 2-Amino-5-methylbenzoesäure in Wasser wurde eine wässrige 2-Amino- 5-methylbenzoesäure-Lösung (l g/L) hergestellt und auf diese Weise eine in einer Kristallisation gemäß Schritt A)a) erhaltene wässrige Lösung der organischen Säure (= Mutterlauge der Kristallisation) künstlich angesetzt. b) Behandeln der wässrigen Lösung der organischen Säure mit einem Metallsalz (Schritt B))

Die wässrige 2-Amino-5-methylbenzoesäure-Lösung und ein Metallsalz (CuSC ) wurden bei Raumtemperatur für mindestens 30 Minuten gemischt (molares Verhältnis Metallsalz : 2- Amino-5-methylbenzoesäure = 1 : 1). Der pH-Wert wurde mit NaOH auf 3,5 gestellt. Danach wurde 30 Minuten gewartet, um die vollständige Absetzung des gebildeten Feststoffes (Metallverbindung der organischen Säure) zu ermöglichen. Eine Probe des wässrigen Überstands wurde mit HPLC (Hochleistungs-Flüssigchromatographie) hinsichtlich der 2-Amino-5-methylbenzoesäure-Konzentration analysiert (Probe A).

Der Feststoff (Kupfer-2-Amino-5-methylbenzoat) wurde von der Flüssigphase abgetrennt.

Eine Zentrifuge wurde für die bessere Fest-Flüssig-Trennung genutzt. c) Basenbehandlung der abgetrennten Metallverbindung der organischen Säure

(Schritt C))

Der abgetrennte Feststoff wurde in Wasser resuspendiert, und der pH-Wert wurde mit einer IM NaOH-Lösung auf 12,5 eingestellt. Die 2-Amino-5-methylbenzoat- Metallverbindung geht dabei in Lösung und Metallhydroxid (Cu(OH)z) fällt aus. Nach 30- minütiger Durchmischung und 30 Minuten Zeit zum Absetzen wurde eine Probe des wässrigen Überstands mit HPLC auf den 2-Amino-5-methylbenzoat-Gehalt analysiert (Probe B). ie:

Ein Agilent 1260 Infinity II LC mit Diodenarraydetektor wurde für die Quantifizierung von 2- Amino-5-methylbenzoesäure verwendet. Als stationäre Phase wurde eine C18 Zorbax Eclispe (4,6 x 150 mm) mit Vorsäule eingesetzt. Als mobile Phase wurden Wasser mit 0,l%iger H3PO4 (A) und Methanol (B) mit folgendem linearen Gradienten verwendet:

• Min 0: 95% A / 5% B

• Min 4: 95% A / 5% B

• Min 15: 2% A / 98% B

• Min 16 2% A / 98% B

• Min 16,5: 95% A / 5% B

• Min 21: 95% A / 5% B

Der Volumenstrom wurde zu 0,5 mL/min gesetzt. Injiziert wurde jeweils 5 pL Probe. Die Säulentemperatur war 35 °C. 2-Amino-5-methylbenzoesäure wurde bei einer Wellenlänge von 254 nm und 330 nm detektiert und mit einer Kalibrierungsgerade verglichen.

Ergebnisse:

Der wässrige Überstand nach Ausfällen der Metallverbindung der organischen Säure (Probe A aus b)) wies eine 2-Amino-5-methylbenzoesäure-Konzentration von weniger als 0,01 g/L auf. Dies zeigt die geringe Löslichkeit der Metallverbindung.

Der wässrige Überstand nach der durch Basenbehandlung ausgelösten Fällung von Metallhydroxid (Probe B aus cj) zeigte eine 2-Amino-5-methylbenzoesäure-Konzentration von 0,72 g/L.

Insgesamt kann festgestellt werden, dass es gelang, die in der ursprünglichen „wässrigen Lösung der organischen Säure" vorhandene 2-Amino-5-methylbenzoesäure (l g/L) durch die erfindungsgemäße Abfolge von Behandlung mit einem Metallsalz und Basenbehandlung aus der wässrigen Lösung abzutrennen und anschließen erneut in Wasser zu lösen. Es ist erwartbar, dass eine deutliche Aufkonzentrierung der 2-Amino-5- methylbenzoesäure-Konzentration (analog zu Beispiel 1) erreichbar ist. Eine Aufkonzentrierung wurde in diesem Beispiel nicht durchgeführt. Die so erhaltenen (2- Amino-5-methylbenzoesäure-)Lösungen können ohne Probleme zum Zwecke der Isolierung der 2-Amino-5-methylbenzoesäure einem Kristallisationsschritt unterzogen werden (Schritt D)).