CN101006050A - 2－羟基－4－甲硫基丁酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过下述步骤(1)～(4)制备2－羟基－4－甲硫基丁酸，所述步骤(1)～(4)为：(1)使2－羟基－4－甲硫基丁腈在硫酸存在的条件下发生水解反应的步骤、(2)将步骤(1)得到的反应混合物分离成含有2－羟基－4－甲硫基丁酸的油层和水层的步骤、(3)浓缩步骤(2)得到的油层的步骤、和(4)对步骤(3)得到的浓缩物进行热处理的步骤。

Description

2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法
技术领域
本发明涉及可用作动物饲料添加物等的2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法。
背景技术
以往，作为制造2-羟基-4-甲硫基丁酸的方法，已知使2-羟基-4-甲硫基丁腈在硫酸存在的条件下发生水合、水解反应的方法(例如参照专利文献1～13)。在该方法中，通常是将水解反应混合物油水分离后，将油层浓缩，由此得到产品2-羟基-4-甲硫基丁酸。
专利文献1欧洲专利第0142488号说明书
专利文献2欧洲专利第0143100号说明书
专利文献3欧洲专利第0330527号说明书
专利文献4国际公开第96/01809号小册子
专利文献5国际公开第96/40630号小册子
专利文献6国际公开第00/02852号小册子
专利文献7国际公开第00/02853号小册子
专利文献8国际公开第00/46190号小册子
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专利文献10特开平10-306072号公报
专利文献11特开2001-226344号公报
专利文献12特开2002-255927号公报
专利文献13特开2002-293770号公报
发明内容
但是，在上述以往的方法中，在浓缩油层时，2-羟基-4-甲硫基丁酸会与油中少量含有的硫酸根脱水缩合而副生硫酸酯(硫酸1-羧基-3-甲硫基丙基酯)，这有时会使产品的品质出现问题。本发明提供硫酸酯的副生量减少的制备高品质的2-羟基-4-甲硫基丁酸的方法。
即，本发明提供2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，其包括下述步骤(1)～(4)：
(1)：使2-羟基-4-甲硫基丁腈在硫酸存在的条件下发生水解反应的步骤、
(2)：将步骤(1)得到的反应混合物分离成含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的油层和水层的步骤、
(3)：浓缩步骤(2)得到的油层的步骤、和
(4)：对步骤(3)得到的浓缩物进行热处理的步骤。
根据本发明，可制造副生硫酸酯的量减少的高品质的2-羟基-4-甲硫基丁酸。
具体实施方式
下面详细说明本发明。在本发明中，用2-羟基-4-甲硫基丁腈作为原料，通过使其在硫酸存在的条件下发生水解反应，得到含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的反应混合物[步骤(1)]。在该反应中，由于生成硫酸铵、硫酸氢铵，因此，这些硫酸的铵盐也包含在反应混合物中。硫酸铵和硫酸氢铵的生成比因硫酸的用量、反应率等而不同。
原料2-羟基-4-甲硫基丁腈例如可如下制备：使丙烯醛与甲硫醇反应，得到3-甲硫基丙醛，使其与氢氰酸发应。
2-羟基-4-甲硫基丁腈的水解反应包括由2-羟基-4-甲硫基丁腈生成2-羟基-4-甲硫基丁酰胺的水和反应、和由2-羟基-4-甲硫基丁酰胺生成2-羟基-4-甲硫基丁酸的水解反应。两反应可以一起通过单一的操作一步进行，但由于各自的最佳条件不同，因此优选分成第一步反应和第二步反应，通过二步来进行，所述第一步反应主要进行由2-羟基-4-甲硫基丁腈生成2-羟基-4-甲硫基丁酰胺的水和反应，所述第二步反应主要进行由2-羟基-4-甲硫基丁酰胺生成2-羟基-4-甲硫基丁酸的水解反应。
第一步反应通常在40～70℃的温度进行。相对于1摩尔2-羟基-4-甲硫基丁腈，硫酸的用量通常为0.5～1摩尔；相对于100重量份2-羟基-4-甲硫基丁腈，水的用量通常为20～70重量份。另外，优选调整水和硫酸的用量，使相对于水的用量100重量份，硫酸的用量为100～250重量份。
第二步反应通常是向第一步反应得到的反应混合物中追加水和根据必要的硫酸并混合，在90～130℃的温度进行。相对于原料2-羟基-4-甲硫基丁腈100重量份，水的追加量以与第一步反应水的用量的合计，通常为50～200重量份。另外，优选调整水和硫酸的追加量，使相对于第一步反应的水的用量和水的追加量之和100重量份，第一步发应的硫酸的用量和硫酸的追加量之和为40～100重量份。
接着将由水解反应得到的含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的反应混合物分离为含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的油层和水层[步骤2]。当通过水解反应，反应混合物不是以油水2层的混合物而是以均一溶液得到时，例如可通过浓缩、混合可与水分液的有机溶剂、混合碱等处理制成油水2层混合物后，进行油水分离。而当反应混合物以油水2层的混合物的形式得到时，可直接进行油水分离，也可与上述同样，通过浓缩、混合可与水分液的有机溶剂、混合碱等处理，提高油水分离性后进行油水分离。在任何一种情况下，如果进行与碱的混合的处理，则由于盐析效果，油水分离性、2-羟基-4-甲硫基丁酸向油层的分配比率提高，因而优选。
作为上述碱，可使用例如氢氧化钠、氢氧化钾等氢氧化物；碳酸钠、碳酸钾等碳酸盐；碳酸氢钠、碳酸氢钾等碳酸氢盐；氨等。相对于水解反应混合物中所含的硫酸氢铵1摩尔，碱的用量通常为0.5～1.2摩尔。
在油水分离时，有时水层中会析出硫酸盐，在这种情况下，可直接进行油水分离，也可加热使硫酸盐溶解后进行油水分离，还可以通过过滤、倾析等除去硫酸盐后进行油水分离。油水分离的温度通常为30～120℃。
接着将通过油水分离得到的含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的油层浓缩[步骤3]。由此除去油层所含的水以及使用有机溶剂时的该有机溶剂等挥发成分，提高2-羟基-4-甲硫基丁酸的浓度。该浓缩通常在1～20kPa的减压条件下、在50～120℃的温度进行。
在上述油层的浓缩中，2-羟基-4-甲硫基丁酸会与油层中少量含有的硫酸根发生脱水缩合，从而副产生硫酸酯(硫酸1-羧基-3-甲硫基丙基酯)，这有时会使产品的品质出现问题。为了减少该副产生的硫酸酯，本发明在浓缩油层后进行热处理[步骤(4)]。
通过热处理副产生的硫酸酯的量减少被认为是由于：该副产生的硫酸酯被浓缩物中所含的水水解，转化为2-羟基-4-甲硫基丁酸和硫酸，而热处理会促进该水解。
热处理的温度通常为70℃以上，优选为75℃以上，而且通常在110℃以下，优选在90℃以下。热处理的时间通常为3～48小时，热处理的时间越长，副产生的硫酸酯越少，而热处理的温度越高，则有热处理的时间越短的倾向。另外，热处理可在常压、减压、加压的任何一种条件下进行。
步骤(4)的热处理和步骤(3)的浓缩在构成上不同，因此，进行该热处理时不使水等挥发性成分从浓缩物馏去。例如，在水可由浓缩物蒸发的温度、压力条件下进行时，需要设置冷凝器，在回流条件下进行，使蒸发的水冷凝，冷凝的水回到浓缩液。
供于上述热处理的浓缩物要与水混合，使其水分达到5重量％以上，这可有效减少副生硫酸酯，因此优选，但是如果水分过多，则热处理后得到的产品2-羟基-4-甲硫基丁酸的含量低，因此水分在15重量％以下为宜。另外，当浓缩物中存在硫酸盐等不溶物时，可在过滤除去该不溶物后进行热处理。
这样得到的高品质2-羟基-4-甲硫基丁酸适合用作动物饲料添加物等。
实施例
以下所示为本发明的实施例，但本发明并不限定于此。在实施例中，如不特别说明，表示含量的％为重量基准。
实施例
在55℃用30分钟向2L的四颈瓶中同时加入94.5％2-羟基-4-甲硫基丁腈694.35g(5摩尔)和63％硫酸水溶液544.01g，并混合，再将该混合物在50℃保持1小时。向其中加入63％硫酸水溶液3g和水574.75g，使内容物加热回流(内温109℃)4小时后，馏去低沸点成分36.32g，得到含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的反应液1779.79g。
在100～110℃向该反应液380g中加入48％氢氧化钠水溶液24.93g后，在同温度保持1.5小时，接着在同温度进行油水分离，得到油层252.44g和水层148.65g。将该油层在100℃、30mmHg(3.9kPa)的减压条件下浓缩1小时，得到含有固形物(硫酸盐)的浓缩液182.4g。过滤该浓缩液，滤去固形物，向得到的滤液122.8g中加入水13.7g。用高效液相色谱分析该液体，结果2-羟基-4-甲硫基丁酸的含量为68.13％，2分子2-羟基-4-甲硫基丁酸脱水缩合得到的化合物(2种非对映异构体)的含量为20.07％(10.79％和9.28％)，副产生的硫酸酯(硫酸1-羧基-3-甲硫基丙基酯)相对于2-羟基-4-甲硫基丁酸的比例以色谱图的峰面积比计为3.626×10-3。另外，用卡尔·费歇尔法分析该液体，结果水分为10.84％。接着，将该液体在80℃热处理24小时，经过3小时、6小时、10小时和24小时，上述峰面积比分别减少为1.927×10-3、1.153×10-3、0.616×10-3、0.149×10-3。
产业实用性
根据本发明，提供硫酸酯的副生量减少的制备高品质的2-羟基-4-甲硫基丁酸的方法。

Claims (3)

1.2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，其特征在于，包括下述步骤(1)～(4)：
(1)：使2-羟基-4-甲硫基丁腈在硫酸存在的条件下发生水解反应的步骤、
(2)：将步骤(1)得到的反应混合物分离成含有2-羟基-4-甲硫基丁酸的油层和水层的步骤、
(3)：浓缩步骤(2)得到的油层的步骤、和
(4)：对步骤(3)得到的浓缩物进行热处理的步骤。
2.权利要求1所述的制备方法，其中，在将步骤(3)得到的浓缩物与水混合，将水分调整为5～15重量％后，供于步骤(4)的热处理。
3.权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(4)的热处理温度为70℃以上。
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