发明创造名称：一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法
外观设计名称：
决定号：185751
决定日：2019-07-25
委内编号：1F252968
优先权日：
申请（专利）号：201510010169.X
申请日：2015-01-08
复审请求人：华东理工大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张沧
合议组组长：张家祥
参审员：周芳宇
国际分类号：C08G69/16
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：根据审查指南“三步法”的规定，创造性评判需要找出区别特征及其作用和\/或效果以评判发明对现有技术的贡献是否值得授予专利权。在有机化学反应中，各反应步骤、工艺参数之间有相互影响的关系，但是不能仅仅据此认为有机反应中只要步骤、工艺参数有不同就具备创造性，还需要具体分析各步骤、工艺参数在制备方法中的作用和\/或效果来作出判断。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510010169.X，名称为“一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法”的发明专利申请。申请人为华东理工大学。本申请的申请日为2015年01月08日，公开日为2015年04月29日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年02月09日发出驳回决定，驳回了本发明专利申请，其理由是：权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请人于申请日提交的说明书摘要、说明书第1-48段、摘要附图、说明书附图，于2017年09月14日提交的权利要求第1-5项 。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，该方法是将生物基原料γ-氨基丁酸在减压高温条件下熔融分解并纯化得到丁内酰胺，然后再经减压聚合得到绿色尼龙聚丁内酰胺；所述的方法具体包括以下步骤：
(1)高温熔融：γ-氨基丁酸在氮气氛围，搅拌，然后在200-225℃的高温条件下充分熔融，得到含少量水分的微黄色油状液体丁内酰胺；
(2)真空纯化：将制备好的含少量水分的微黄色油状液体丁内酰胺置于70℃的真空干燥箱中，使水分蒸发后得到纯化的微黄色油状液体丁内酰胺；
(3)减压聚合：将催化剂加入到纯化后的丁内酰胺中，通氮气除去反应器中的空气，油浴加热至50℃，搅拌连续反应，直至催化剂与丁内酰胺反应完全，然后再加入引发剂，保持聚合条件不变，继续反应8～15h，最后将反应产物经水和丙酮清洗后干燥，得白色固体产品尼龙4；
所述的减压聚合过程中，丁内酰胺、催化剂、引发剂的质量比为1:(0.25-0.375):(0.5-0.75)；
步骤(3)所得白色固体产品尼龙4的分子量在1万以上；
所述的催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾；
整个反应过程都是在氮气速率为3-5ml/min的条件下进行的。
2. 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，所述的γ-氨基丁酸是由生物质原料通过发酵转化，再经谷氨酸脱羧酶进行酶转化并提取纯化得到的。
3. 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为苯甲酰氯或癸二酰氯。
4. 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应结束后加入甲酸封端。
5. 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)所得的中间产物丁内酰胺的纯度高于99.6％。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1（“Biosynthesis of Polyamide 4, a Biobased and Biodegradable Polymer”,IWAN SASKIAWAN,《Microbiol Indones》,2008年第2卷，第3期，第119-123页）的区别在于：对比文件1未公开减压下制备丁内酰胺并进行纯化、各组分用量和产物的分子量；催化剂种类不同；权利要求1还限定了整个反应过程都是在氮气速率为3-5ml/min下进行；具体制备工艺略有不同。基于上述区别，权利要求1实际解决的技术问题是提高中间产物丁内酰胺的纯度。对比文件2（CN103189520A，公开日为2013年07月03日）公开了在减压下利用γ-氨基丁酸制备丁内酰胺，通过减压将反应中生成的水除去，能够提高4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮的转换率即收率达到90-99%，并对得到的2-吡咯烷酮进行分离纯化使其纯度达到99.0-99.8%。当面对如何优化聚丁内酰胺的制备工艺的技术问题时，本领域技术人员能够想到在制备丁内酰胺的过程中采用减压方式将生成的水及时排出，并对产物进行分离纯化，从而提高丁内酰胺的收率和纯度。另外，真空纯化也是常用纯化方式，本领域技术人员能够根据需要进行选择，而在对比文件1公开了催化剂为钠的基础上，本领域技术人员能够想到使用其碱金属盐氢氧化钠或氢氧化钾作为催化剂，为了提高反应活性和产物的分子量，本领域技术人员能够根据实际需要对催化剂、引发剂的用量进行调节，从而得到所需分子量的产物，对于具体纯化条件、氮气作为惰性气体及通氮速率、反应时间以及洗涤溶剂等工艺的选择也属于本领域惯用手段。因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。在权利要求1不具备创造性的基础上，权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人华东理工大学（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年05月24日向国家知识产权局提出了复审请求，没有修改申请文件。复审请求人认为：1、基于本申请权利要求1与对比文件1的区别特征，权利要求1实际要解决的技术问题是提供一种分子量在1万以上的绿色尼龙聚丁内酞胺的制备方法，对比文件1未公开得到产物的分子量，也没给出催化剂和引发剂用量与分子量有何关系，本申请通过控制丁内酰胺、催化剂、引发剂用量以及聚合反应的时间和温度，实现了更高分子量聚丁内酰胺的合成。2、对比文件2未公开具体的纯化过程，丁内酰胺纯化与否，直接影响丁内酰胺粗产品中丁内酸胺的有效量，进而影响后续催化剂和引发剂的加入量；在有机合成中，所有的步骤均是相互影响的，对于每个步骤参数的设置均是源于上一步的结果，同时也决定下一步的参数设置，应将其看作一个整体技术方案来评价。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年06月05日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月23日向复审请求人发出复审通知书，指出本申请权利要求1-5相对于对比文件1、2和公知常识不具有创造性，同时指出：1、本申请说明书中没有测定得到尼龙4产品分子量的数据，也没有证据表明对比文件1的方法得不到1万以上的分子量；虽然对比文件1未测试尼龙4的分子量，但是对比文件1中由2-吡咯烷酮制备聚酰胺4的方法援引期刊文献（“Synthesis， thermal and methanical properties and biodegradation of branched polyamide 4”，Norioki Kawasaki et al.,Polymer ,第46卷,第9987-9993页,2005年），根据该援引文献可以看出，2-吡咯烷酮在1.5-18mol%催化剂钠与0.75-12mol%引发剂芳香族二酰氯下反应，生成的数均分子量与重均分子量均在1万以上，据此对比文件1采用同样制备方法得到的尼龙4的分子量也应当与之相接近。2、本申请说明书也没有记载如何控制丁内酰胺、催化剂、引发剂用量、聚合反应的时间和温度等工艺条件以实现高分子量（1万以上）聚丁内酰胺的合成，在此情况下，复审请求人所述“通过控制催化剂和引发剂的用量以及聚合反应时间和温度，实现了更高分子量的聚丁内酰胺的合成”的主张不能得到认可，也不能基于此认定本申请实际解决的技术问题为得到更高分子量的聚丁内酰胺。3、根据审查指南“三步法”的规定，创造性评判需要找出区别特征及其作用效果以评判发明对现有技术的贡献是否值得授予专利权。虽然有机合成中各步骤之间有相互影响的关系，但是不能仅仅据此认为有机合成中只要步骤、工艺参数有不同就具备创造性，还需要具体分析各步骤、工艺参数在制备方法中的作用来作出判断。实际上，合成工艺参数的变化，其技术效果某种程度上还是可以预期的，例如，通常在单体浓度一定的情况下，催化剂主要影响反应速率，对分子量并无太大影响；而引发剂含量的增加会造成分子量变低；反应时间的延长有利于单体反应完全，有利于分子量的进一步增长；而且本领域技术人员通过常规试验也能够通过调整引发剂用量和反应时间等对产物的分子量进行调整。因此，复审请求人依据对比文件1、2没有公开某些工艺参数或没有完整公开权利要求1的技术方案为由主张本申请具有创造性的理由不成立。
复审请求人于2019 年07月01 日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书。复审请求人将权利要求1中的高温熔融过程按照实施例1的熔融过程进行修改，将原权利要求3、4的附加技术特征补入权利要求1，删除原权利要求3、4，修改后的权利要求书如下：
“1. 一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，该方法是将生物基原料γ-氨基丁酸在减压高温条件下熔融分解并纯化得到丁内酰胺，然后再经减压聚合得到绿色尼龙聚丁内酰胺；所述的方法具体包括以下步骤：
(1)高温熔融：γ-氨基丁酸在氮气氛围，搅拌，升温至190℃，保温20min；然后每隔10min温度上调5℃，直至225℃后，保温1h，得到含少量水分的微黄色油状液体丁内酰胺；
(2)真空纯化：将制备好的含少量水分的微黄色油状液体丁内酰胺置于70℃的真空干燥箱中，使水分蒸发后得到纯化的微黄色油状液体丁内酰胺；
(3)减压聚合：将催化剂加入到纯化后的丁内酰胺中，通氮气除去反应器中的空气，油浴加热至50℃，搅拌连续反应，直至催化剂与丁内酰胺反应完全，然后再加入引发剂，保持聚合条件不变，继续反应8～15h，最后将反应产物经水和丙酮清洗后干燥，得白色固体产品尼龙4；
所述的减压聚合过程中，丁内酰胺、催化剂、引发剂的质量比为1:(0.25-0.375):(0.5-0.75)；
步骤(3)所得白色固体产品尼龙4的分子量在1万以上；
所述的催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾；
所述的引发剂为苯甲酰氯；
所述的聚合反应结束后加入甲酸封端；
整个反应过程都是在氮气速率为3-5ml/min的条件下进行的。
2． 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，所述的γ-氨基丁酸是由生物质原料通过发酵转化，再经谷氨酸脱羧酶进行酶转化并提取纯化得到的。
3. 根据权利要求1所述的一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)所得的中间产物丁内酰胺的纯度高于99.6％。”
复审请求人认为：1、本申请先将γ-氨基丁酸升温至195℃，保温20min，然后每十分钟将温度上调5℃，直至225℃后，保温20min；本发明的脱水环化过程，虽然设置了195℃，但是该过程使氨基丁酸逐渐、缓慢地完全熔融，进而使γ-氨基丁酸能够在225℃完全脱水环化，提高γ-氨基丁酸生物脱水环化率，提高丁内酰胺的产率，进而提高最终尼龙的产率。因此，本申请修改后的权利要求1实际要解决的技术问题是提供一种纯度高且收率高的绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法。对比文件2虽然公开了除去水能够大大提高反应速率，但是对比文件2中也只是记载了在适合的温度和减压的条件下除去水（详见对比文件2说明书第［0092］段）。也就是说，对比文件2没有明确公开除去水的具体操作。2、本申请选择了苯甲酰氯作为引发剂，由于苯甲酰氯引发剂中具有苯环结构，在高温下相比直链的癸二酰氯分解活性低，聚合效率会降低，但是本申请通过控制催化剂、丁内酰胺与引发剂的用量，及聚合反应的时间等参数，依然保证了尼龙的产率。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019 年07月03 日提交了修改的权利要求书，本决定针对的文本为复审请求人于2019 年07月01 日提交的权利要求1-3以及驳回决定针对的其他文本。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定，创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
根据审查指南“三步法”的规定，创造性评判需要找出区别特征及其作用和/或效果以评判发明对现有技术的贡献是否值得授予专利权。在有机化学反应中，各反应步骤、工艺参数之间有相互影响的关系，但是不能仅仅据此认为有机反应中只要步骤、工艺参数有不同就具备创造性，还需要具体分析各步骤、工艺参数在制备方法中的作用和/或效果来作出判断。
本申请权利要求1请求保护一种绿色尼龙聚丁内酰胺的制备方法(参见案由部分)。
对比文件1公开了一种以生物基材料γ-氨基丁酸为原料制备可生物降解的生物基聚丁内酰胺的方法，其具体公开了以下内容（参见对比文件1前言及图1，实验部分第120页右栏倒数第9行-第121页左栏第13行，以及结果第122页左栏第7-8行，讨论部分）：
（1）γ-氨基丁酸的制备：将生物原料糖化为葡萄糖后，经发酵转化为谷氨酸，再经谷氨酸脱酸酶进行酶转化为γ-氨基丁酸（对应于权利要求1中生物基γ-氨基丁酸）；
（2）由γ-氨基丁酸制备吡咯烷酮（对应于权利要求1中的丁内酰胺）：将10mmolγ-氨基丁酸置于安装有磁力搅拌的圆底烧瓶中，在惰性气体保护下使用油浴进行加热高温215℃下反应，直至无气泡产生；
（3）吡咯烷酮的聚合：将2-吡咯烷酮（17g，200mmol）和钠（138mg，6mmol）的混合物置于配备有电磁搅拌的圆底烧瓶中，在减压下使用油浴加热至50℃，待钠与2-吡咯烷酮反应完全后，将癸二酰氯（583.5mg，1.5mmol）加入到烧瓶中，保持50℃减压下反应3h。将反应产物溶解于甲酸中，经丙酮沉淀后，用水和甲醇清洗即得。
可见，对比文件1公开了将生物基原料γ-氨基丁酸在高温条件下脱水环化得到丁内酰胺，然后再经减压聚合得到尼龙聚丁内酰胺，而该制备方法采用的原料为生物基原料，得到的产物可生物降解。另外，反应温度215℃高于γ-氨基丁酸的熔点温度202℃，所以对比文件1中γ-氨基丁酸高温下制备丁内酰胺与本申请相同，也是在熔融状态下分解得到丁内酰胺。对于权利要求1中关于丁内酰胺、尼龙4形态的限定是产物自身特性，并不会造成其结构与组成的不同，不产生实际限定作用。因此，权利要求1与对比文件1制备方法的区别在于：1）制备丁内酰胺过程略有区别，对比文件1未公开在减压下、逐渐升温至225℃制备丁内酰胺，也没有记载将得到的丁内酰胺产物进行真空纯化；2）丁内酰胺聚合制备尼龙4工艺略有区别，权利要求1具体限定催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾、限定引发剂为苯甲酰氯，在聚合反应结束后加入甲酸封端，限定丁内酰胺、催化剂、引发剂质量比为1:(0.25-0.375):(0.5-0.75)，限定聚合反应8-15h，同时限定了聚合得到的产品尼龙4的分子量在1万以上；3）限定了整个反应过程都是在氮气速率为3-5ml/min的条件下进行的。根据上述区别特征和本申请说明书记载的内容，本申请权利要求1实际解决的技术问题是，如何获得一种改进的尼龙聚丁内酰胺的制备方法。
关于区别特征1），对比文件2公开了一种利用生物物质得到的4-氨基丁酸制备2-吡咯烷酮（即丁内酰胺）的方法，其中指出在4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮的反应赋予减压的条件，来除去反应中生成的水，由于这种水的除去，不仅使反应速度大大增加，而且可以在更加低的温度下进行反应，可以大大改善对于2-吡咯烷酮的生产率。从反应结果物分离2-吡咯烷酮，可以利用并通过减压蒸馏等分离方式进行纯化，最终获得2-吡咯烷酮可以达到收获率90-99%、纯度99.0-99.8%（参见说明书第93-95段、第88段），并且还指出在减压下除去在反应中生成的水不仅会缩短反应时间，还会提高4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮的转换率，同时随着反应温度越高，反应时间随之缩短（参见说明书第132段和表2-4）。由此可见，对比文件2公开了在减压下利用γ-氨基丁酸制备丁内酰胺，通过减压将反应中生成的水除去，能够提高4-氨基丁酸转换为2-吡咯烷酮的转换率即收率达到90-99%；也公开了对得到的2-吡咯烷酮进行分离纯化使其纯度达到99.0-99.8%。当面对如何优化聚丁内酰胺的制备工艺的技术问题时，本领域技术人员能够想到在制备丁内酰胺的过程中采用减压方式将生成的水及时排出，并对产物进行分离纯化提高丁内酰胺的收率和纯度。也就是说，对比文件2给出了减压和对产物纯化的技术启示，而真空纯化也是常用纯化方式，本领域技术人员能够根据需要进行选择。关于权利要求1中对反应过程中加热升温方式的具体限定，其只是本领域技术人员的一般性选择，没有证据表明这种选择相对于对比文件1中采用油浴在215℃反应有何技术优势、取得了何种预料不到的技术效果。因此，在对比文件1公开内容的基础上，基于对比文件2的教导，本领域技术人员引入区别特征1）以改进制备方法是显而易见的。
区别特征2）和区别特征3）涉及反应过程中具体工艺的选择，而在对比文件1公开了催化剂为钠的基础上，本领域技术人员能够想到使用其碱金属盐氢氧化钠或氢氧化钾作为催化剂；对比文件1用癸二酰氯为引发剂，苯甲酰氯与癸二酰氯性质类似，也是常用的引发剂；甲酸是常用的封端剂，对其选择也属于本领域常规技术手段。另外，为了提高反应活性和产物的分子量，本领域技术人员能够根据实际需要对催化剂、引发剂的用量进行调节，从而得到所需分子量的产物；对于具体纯化条件、氮气作为惰性气体及通氮速率、反应时间等工艺的选择均属于本领域常规技术手段，而且这些工艺的选择也没有带来预料不到的技术效果，因此，在对比文件1公开内容的基础上，本领域技术人员引入区别特征2）和区别特征3）以改进制备方法也是显而易见的。
综上，本申请权利要求1的技术方案可由本领域技术人员在对比文件1、对比文件2的基础上结合本领域的常规技术手段显而易见地得到，也没有产生预料不到的技术效果，因此，不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2-3均是权利要求1的从属权利要求，其中权利要求2对γ-氨基丁酸、权利要求3对中间产物丁内酰胺纯度作进一步限定。对比文件1公开了将生物原料糖化为葡萄糖后，经发酵转化为谷氨酸，再经谷氨酸脱酸酶进行酶转化为γ-氨基丁酸；对比文件2公开了通过减压蒸馏等分离方式进行纯化，最终获得2-吡咯烷酮可以达到纯度99.0-99.8%。因此，本领域技术人员在对比文件1、2的基础上，也能够显而易见地得到进一步限定的技术方案，权利要求2-3也不具有创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
对于复审请求人在答复复审通知书中提出的相关意见，合议组认为，复审请求人有关权利要求1中通过“升温至190℃，保温20min；然后每隔10min温度上调5℃，直至225℃后，保温1h”提高了丁内酰胺的产率的主张没有证据支持，有关权利要求1选择苯甲酰氯作为引发剂并通过控制催化剂、丁内酰胺与引发剂的用量及聚合反应的时间等参数保证了尼龙的产率的主张也没有证据支持，合议组不予认可。
基于上述事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年02月09日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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