CN101040051B - 生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(A)、(B)和(C)。步骤(A)：通过1，2-环氧-3-丁烯与水反应得到3-丁烯-1，2-二醇的步骤；步骤(B)：通过3-丁烯-1，2-二醇与甲硫醇反应得到4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的步骤；步骤(C)：通过氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的步骤。

Description

生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法
技术领域
本发明涉及一种生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法。
背景技术
2-羟基-4-(甲硫基)丁酸是必需氨基酸1-蛋氨酸的类似物，并且它是用于饲料添加剂的重要化合物。作为其生产方法，已知方法包括将甲硫醇加入到丙烯醛种来得到3-甲硫基丙醛，使得到的3-甲硫基丙醛与氰化氢反应来得到2-羟基-4-甲硫基丁腈，随后用硫酸水解得到的2-羟基-4-甲硫基丁腈(例如US 4524077)。
发明内容
本发明提供了生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法，所述方法包括下面的步骤(A)、(B)和(C)：
步骤(A)：1，2-环氧-3-丁烯与水反应得到3-丁烯-1，2-二醇的步骤，
步骤(B)：3-丁烯-1，2-二醇与甲硫醇反应得到4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的步骤，
步骤(C)：氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的步骤。
具体实施方式
首先，说明步骤(A)：1，2-环氧-3-丁烯与水反应得到3-丁烯-1，2-二醇的步骤。
1，2-环氧-3-丁烯可以例如根据已知方法生产，例如包括氧化剂如氧、有机过氧化物和过氧化氢与丁二烯反应的方法。优选的方法是包括丁二烯与氧在含银催化剂存在下反应的方法，例如在US 4897498中描述的。
1，2-环氧-3-丁烯与水的反应优选在酸存在下进行。所述酸的实例包括硫酸；磷酸化合物；强酸性离子交换树脂；包含选自长周期表的第5族元素和第6族元素的至少一种元素作为组分的硅酸盐(在下文中，简称为含金属硅酸盐)等。其中，优选磷酸化合物和含金属硅酸盐。
当使用硫酸作为所述酸时，可以根据US 5250743中描述的方法进行反应。当使用强酸性离子交换树脂作为所述酸时，可以根据WO 91/15469中描述的方法进行反应。
下面将说明使用磷酸化合物和含金属硅酸盐的情况。
首先，说明使用磷酸化合物作为所述酸的情况。
磷酸化合物的实例包括磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸和多磷酸。通常使用市售的那种。所述磷酸化合物可以作为水溶液使用。
使用的磷酸化合物的量通常为0.001摩尔或更多，相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯。没有具体的上限，实践上从经济观点考虑，相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯使用1摩尔或更少的磷酸化合物。
使用的水的量通常为1摩尔或更多，相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯。没有具体的上限，可以大大过量，例如相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯使用500摩尔水来同时作为溶剂。
1，2-环氧-3-丁烯和水的反应通常在没有溶剂或使用水作为溶剂的条件下通过混合1，2-环氧-3-丁烯、水和磷酸化合物来进行。混合顺序没有具体限制。所述反应可以在存在有机溶剂的条件下进行。所述有机溶剂的实例包括醚溶剂例如二乙醚、甲基叔丁基醚和四氢呋喃；酯溶剂例如乙酸乙酯；叔醇溶剂例如叔丁醇；和腈溶剂例如乙腈和丙腈，这些溶剂可以单独使用或以混合物的形式使用。使用的有机溶剂量没有具体限制，从体积效率考虑，特别地每1重量份的1，2-环氧-3-丁烯使用100重量份或更少的有机溶剂。
所述反应通常在常压条件下进行，可以在减压或加压条件下进行。反应温度通常为-20℃～100℃，优选0℃～100℃。
反应的进展可以通过常规的分析手段例如气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、核磁共振谱分析和红外吸收光谱分析来确定。
反应完成后，例如，还可以通过以下步骤来分离3-丁烯-1，2-二醇：根据需要向反应液体中加入水和/或水不溶性有机溶剂，进行萃取得到含3-丁烯-1，2-二醇的有机层，以及根据需要按原样或者在用水或碱性水洗涤之后浓缩有机层。所述水不溶性有机溶剂的实例包括卤代烃溶剂例如二氯甲烷、氯仿和氯苯；醚溶剂例如二乙醚和甲基叔丁基醚；和酯溶剂例如乙酸乙酯，它们的用量没有具体限制。碱性水的实例包括氨水；碱金属碳酸氢盐水溶液如碳酸氢钠水溶液和碳酸氢钾水溶液；碱金属碳酸盐如碳酸钠水溶液和碳酸钾水溶液；以及碱金属氢氧化物水溶液如氢氧化钠水溶液和氢氧化钾水溶液，它们的浓度和量没有具体限制。
接下来，说明使用含金属硅酸盐作为所述酸的情况。
本发明中，对含金属硅酸盐没有具体限制，只要其是含有长周期表中第5族元素、长周期表中第6族元素或者这两种元素都含有作为组分的硅酸盐即可。
长周期表中第5族元素的实例包括钒、铌、钽等。长周期表中第6族元素的实例包括钨、钼、铬等。优选钒、钼和钨，更优选钒和钼。
含金属硅酸盐可以例如通过如EP 1473275A、Applied Catalysis A：General 179，11(1999)，J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，2231(1995)等中描述的方法生产，所述方法包括：包含选自长周期表的第5族元素和第6族元素的至少一种元素作为组分的金属氧化物与硅化合物在有机模板存在下反应，随后洗涤或锻烧得到的反应产物。其中，作为上述金属氧化物，利用通过至少一种选自长周期表的第5族金属、长周期表的第6族元素金属、含长周期表的第5族元素的化合物和含长周期表的第6族元素的化合物的化合物(在下文中，简称为金属或化合物)与过氧化氢反应得到的金属氧化物生产的含金属硅酸盐是优选的。下面将说明利用通过所述金属或化合物与过氧化氢反应得到的金属氧化物生产的含金属硅酸盐的生产方法。
长周期表中第5族金属的实例包括钒金属、铌金属和钽金属。长周期表中第6族金属的实例包括钨金属、钼金属和铬金属。含有长周期表中第5族元素作为组分的化合物的实例包括钒化合物例如氧化钒、钒酸铵、钒羰基络合物、硫酸钒和硫酸钒乙二胺络合物；铌化合物例如氧化铌、氯化铌和铌羰基络合物；和钽化合物例如氧化钽和氯化钽。含有长周期表中第6族元素作为组分的化合物的实例包括钨化合物例如硼化钨、碳化钨、氧化钨、钨酸铵和钨羰基络合物；钼化合物例如硼化钼、氧化钼、氯化钼、钼羰基络合物；和铬化合物例如氧化铬和氯化铬。
在所述金属或化合物中，钨金属、钨化合物、钼金属、钼化合物、钒金属和钒化合物是优选的，并且更优选钼金属、钼化合物、钒金属和钒化合物。
该金属或化合物可以单独使用，或可以使用其中的两种或多种。在该金属或化合物中，存在含有金属或化合物的水合物，对本发明而言，可以使用所述水合物，或者可以使用无水的金属或化合物。
通过使所述金属或化合物与过氧化氢反应得到该金属氧化物。对于过氧化氢，通常使用水溶液。出于容易处理的观点，可以使用过氧化氢在有机溶剂中的溶液，并且优选使用过氧化氢水溶液。过氧化氢水溶液中或过氧化氢在有机溶剂中的溶液中的过氧化氢浓度没有特殊限制，但是考虑到体积效能和安全，实际浓度是1到60wt％。对于过氧化氢水溶液，通常原样使用可以从市场上购买的过氧化氢水溶液，或根据需要，可以在通过稀释或浓缩调节浓度后使用。可以例如通过用有机溶剂萃取过氧化氢水溶液，或在有机溶剂存在的情况下蒸馏该溶液来制备过氧化氢在有机溶剂中的溶液。
相对于1摩尔金属或化合物，所使用的过氧化氢的量通常是3摩尔或更多，优选5摩尔或更多，并且其上限没有特殊限制。
通常在水溶液中进行所述金属或化合物与过氧化氢的反应。该反应可以在有机溶剂例如醚溶剂比如二乙醚、甲基叔丁基醚和四氢呋喃，酯溶剂例如乙酸乙酯，醇溶剂例如甲醇、乙醇和叔丁醇，腈溶剂例如乙腈和丙腈中进行，或在有机溶剂和水的混合物中进行。
通常使金属或化合物和过氧化氢接触来进行该金属或化合物与过氧化氢的反应。为了改善金属或化合物与过氧化氢的接触效率，优选地，在搅拌下进行该反应使得金属或化合物充分分散在用于制备金属氧化物的溶液中。反应温度通常是-10到100℃。
通过使金属或化合物与过氧化氢在水、有机溶剂或水和有机溶剂的混合溶剂中反应，所有的或部分的金属或化合物溶解，由此，可以得到含有金属氧化物的均匀的溶液或浆。例如，通过浓缩或过滤可以从该均匀溶液或浆中分离该金属氧化物，随后制备含金属的硅酸盐，并且所述均匀溶液或浆可以原样用于制备含金属的硅酸盐。
对于硅化合物，通常使用四烷氧基硅烷例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四异丙氧基硅烷。相对于1摩尔上述金属氧化物的金属原子，使用的硅化合物的量通常是使得硅原子是4摩尔或更多，并且该量的上限没有特殊限定。
有机模板的实例包括烷基胺、季铵盐和非离子型表面活性剂，并且烷基胺和季铵盐是优选的。
烷基胺的实例包括伯胺，其中氨的氢原子被含有8到20个碳原子的烷基取代，例如辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺和二十胺；仲胺，其中上述伯胺的氨基的一个氢原子被含有1到6个碳原子的低级烷基例如甲基取代；和叔胺，其中上述仲胺的氨基的氢原子被含有1到6个碳原子的低级烷基取代，并且优选伯胺。
至于季铵盐，例如由季铵离子和阴离子组成的那些，其中所述季铵离子是铵离子(NH4 +)的4个氢原子被相同的或不同的4个含有1到18个碳原子的烷基取代，所述阴离子例如氢氧根离子、氯离子和溴离子。其具体实例包括氢氧化季铵盐例如四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和三甲基辛基氢氧化铵；氯化季铵盐例如四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、四丁基氯化铵和三甲基辛基氯化铵；和溴化季铵盐例如四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵和三甲基辛基溴化铵，并且氢氧化季铵是优选的。
非离子型表面活性剂的实例包括聚乙二醇。
有机模板可以原样并通过与水或下述的亲水性溶剂混合而使用。相对于1摩尔硅化合物，所使用的有机模板的量通常是0.03到1摩尔。
在存在有机模板的情况下，上述金属氧化物和硅化合物的反应通常通过在存在溶剂的情况下混合3种组分进行。该溶剂的实例包括水、亲水性溶剂及其混合物，优选水以及水和亲水性溶剂的混合溶剂。亲水性溶剂的实例包括亲水性醇溶剂例如甲醇、乙醇和异丙醇；亲水性腈溶剂例如乙腈；和亲水性醚溶剂例如二噁烷，并且亲水性醇溶剂是优选的，并且甲醇和乙醇是更优选的。相对于1重量份的有机模板，使用的溶剂的量通常是1到1000重量份。
反应温度通常是0到200℃。
反应完成后，例如，通过从反应液体中过滤来分离反应产物，随后通过洗涤或煅烧所分离的反应产物可以生产含金属的硅酸盐。在洗涤所分离反应产物的情况下，洗涤溶剂的实例包括醇溶剂例如甲醇和乙醇，以及水。其用量没有特殊限制。在煅烧所分离反应产物的情况下，煅烧温度通常是300到700℃，优选500到600℃，并且煅烧时间通常是0.5到20小时。洗涤后可以煅烧分离的反应产物。
如此得到的含金属的硅酸盐通常含有平均微孔直径是4到
Figure G200580034562720070412D000061
的孔(基于氮吸收法检测的结果，通过BHJ法计算)并且其比表面积通常是100m2/g或更多(基于氮吸收法检测的结果，通过BET多点法(p/p0＝0.1)计算)。
接下来，说明利用含金属硅酸盐的1，2-环氧-3-丁烯与水的反应。
使用的含金属硅酸盐量通常为0.001重量份或更多，相对于1重量份1，2-环氧-3-丁烯。没有具体的上限，实践上从经济角度考虑，每1重量份1，2-环氧-3-丁烯使用5重量份或更少的含金属硅酸盐。
使用的水的量通常为1摩尔或更多，相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯。没有具体的上限，可以大大过量，例如相对于1摩尔1，2-环氧-3-丁烯使用500摩尔水来同时作为溶剂。
1，2-环氧-3-丁烯与水的反应通常在没有溶剂或使用水作为溶剂的条件下通过混合1，2-环氧-3-丁烯、水和含金属硅酸盐来进行。混合顺序没有具体限制。所述反应可以在存在有机溶剂的条件下进行。所述有机溶剂的实例包括醚溶剂例如二乙醚、甲基叔丁基醚和四氢呋喃；酯溶剂例如乙酸乙酯；叔醇溶剂例如叔丁醇和腈溶剂例如乙腈和丙腈。这些溶剂可以单独使用或以混合物的形式使用。使用的有机溶剂量没有具体限制，从体积效率考虑，特别地每1重量份的1，2-环氧-3-丁烯使用100重量份或更少的有机溶剂。
所述反应通常在常压条件下进行，可以在减压或加压条件下进行。反应温度通常为-20℃～100℃，优选0℃～100℃。
反应的进展可以通过常规的分析手段例如气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、核磁共振谱分析和红外吸收光谱分析来确定。
反应完成后，可以通过浓缩通过过滤出含金属硅酸盐得到的滤出液来分离3-丁烯-1，2-二醇。还可以通过下列步骤分离3-丁烯-1，2-二醇：根据需要向上述滤出液中加入水和/或水不溶性有机溶剂，随后萃取得到含3-丁烯-1，2-二醇的有机层，以及根据需要按原样或者在用水或碱性水洗涤之后浓缩有机层。
这样得到的3-丁烯-1，2-二醇可以按原样或通过常规净化手段例如蒸馏和柱色谱法进一步净化之后用于下面描述的步骤(B)。3-丁烯-1，2-二醇可以作为溶液使用，例如上述滤出液或有机层，不需要分离3-丁烯-1，2-二醇。
接下来，说明步骤(B)：3-丁烯-1，2-二醇与甲硫醇反应得到4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的步骤。
可以使用市售的以及由甲醇和硫化氢生产的甲硫醇。可以使用气态甲硫醇和液态甲硫醇。例如可以通过包括下列步骤的方法制备液态甲硫醇：将气态甲硫醇导入冷却至低于其沸点(6℃)的容器中，使之冷凝。
使用的甲硫醇量通常为1摩尔或更多，相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇。对上限没有具体的限制，从经济角度考虑，其用量实际为10摩尔或更少，相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇。
3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇的反应通常在没有溶剂的条件下进行，并且可以在溶剂存在下进行。所述溶剂没有具体限制，只要它不阻碍反应即可。溶剂的实例包括水；烃溶剂例如己烷、庚烷和甲苯；卤代烃溶剂例如氯苯和氯仿；醚溶剂例如二乙醚、甲基叔丁基醚和四氢呋喃；酯溶剂例如乙酸乙酯；叔醇溶剂例如叔丁醇；和腈溶剂例如乙腈和丙腈。这些溶剂可以单独使用或以混合物的形式使用。使用的有机溶剂量没有具体限制，从体积效率考虑，特别地每1重量份的3-丁烯-1，2-二醇使用100重量份或更少的有机溶剂。
所述反应通常在常压或加压条件下进行，并且可以在减压条件下进行。
3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇的反应优选在催化剂存在下进行。所述催化剂的实例包括已知催化剂例如有机过氧化物和硼化合物。在使用已知催化剂例如有机过氧化物和硼化合物的情况下，可以根据J.of Agricultural andFood Chemistry，23，1137(1975)和EP 1260500A中描述的方法进行反应。
作为步骤(B)的催化剂，还可以使用偶氮化合物。在步骤(B)中，优选使用偶氮化合物作为催化剂。本文中，所述偶氮化合物指的是在分子中具有偶氮键(-N＝N-)并且其分解温度低于250℃的化合物。其实例包括偶氮腈化合物例如2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、1，1’-偶氮二(环己-1-腈)、4，4’-偶氮二-4-氰基戊酸、2-苯基偶氮-2，4-二甲基-4-甲氧基戊腈和2-氰基-2-丙基偶氮甲酰胺；偶氮酯化合物例如二乙酸偶氮二异丁醇酯、偶氮二异丁酸甲酯和偶氮二异丁酸乙酯；偶氮脒化合物例如2，2’-偶氮二(2-脒丙烷)二盐酸盐；偶氮咪唑啉化合物例如2，2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]；偶氮酰胺化合物例如1，1’-偶氮二甲酰胺、1，1’-偶氮二(N-甲基甲酰胺)和1，1’-偶氮二(N，N-二甲基甲酰胺)；和偶氮烷基化合物例如偶氮-叔丁烷。优选偶氮腈化合物、偶氮酯化合物、偶氮脒化合物和偶氮咪唑啉化合物。通常使用市售的偶氮化合物。
使用的偶氮化合物的量通常为0.001摩尔或更多，相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇。对上限没有具体限制，从经济观点考虑，特别地相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇使用0.2摩尔或更少的偶氮化合物。
使用偶氮化合物作为催化剂的情况下的反应温度根据使用的偶氮化合物种类和其用量而不同，反应温度过低时，反应几乎不进行，反应温度过高时，可能发生副反应例如3-丁烯-1，2-二醇和产物的聚合。因此，所述反应通常在-10～100℃，优选0～50℃进行。
作为步骤(B)的催化剂，还可以使用含氮芳香族化合物和脂肪族羧酸化合物。在步骤(B)中，还优选使用含氮芳香族化合物和脂肪族羧酸化合物作为催化剂。
所述含氮芳香族化合物可以是单环或稠环的C3-C20芳香杂环化合物，其中构成芳环的原子中的至少一个是氮原子。构成上述芳环的氢原子中的一个或两个或多个可以被取代基代替。取代基的实例包括卤素原子例如氟、氯和溴原子；C1-C4烷基例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基；C1-C4烷氧基例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基；C2-C5烷氧羰基例如甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基、异丙氧羰基、正丁氧羰基和叔丁氧羰基；氨基；和氨基甲酰基。
含氮芳香族化合物的实例包括吡啶、哌啶、吡嗪、咪唑、苯并咪唑、菲咯啉(phenathroline)、噁唑、噻唑、喹啉、异喹啉、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-氯吡啶、3-氯吡啶、4-氯吡啶、2，3，5-可力丁、2，4，6-可力丁、烟酰胺、烟酸甲酯、N-甲基咪唑和2-氯喹啉(quinopline)。其中，优选可以具有一个或多个取代基的吡啶化合物例如吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-氯吡啶、3-氯吡啶、4-氯吡啶、2，3，5-可力丁、2，4，6-可力丁、烟酰胺和烟酸甲酯。作为含氮芳香族化合物，通常使用市售的。
使用的含氮芳香族化合物的量通常为0.001摩尔或更多，相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇。对此没有具体上限，从经济观点考虑，特别地相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇使用1摩尔或更少的含氮芳香族化合物。
所述脂肪族羧酸可以是含有至少一个羧基的C1-C20脂肪族化合物。其实例包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、草酸、乳酸、琥珀酸和己二酸。作为脂肪族羧酸通常使用市售的。
使用的脂肪族羧酸的量通常为0.3-10摩尔，相对于1摩尔含氮芳香族化合物。
所述含氮芳香族化合物和所述脂肪族羧酸化合物可以事先混合。
3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇的反应通常通过混合催化剂、3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇来进行，混合顺序没有具体限制。当所述反应在常压条件下进行时，所述反应通常通过包括在给定温度下调节催化剂和3-丁烯-1，2-二醇的混合物，并且向其中吹入气态甲硫醇的方法来进行。当所述反应在加压条件下进行时，所述反应例如通过包括将催化剂和3-丁烯-1，2-二醇加入到能够密封的容器例如高压釜内，密封所述容器并且在给定温度下将气态甲硫醇压缩到所述容器中的方法，和包括将催化剂、3-丁烯-1，2-二醇和液体甲硫醇加入到上述密封容器中，密封所述容器并且在给定温度下调节的方法来进行。在混合3-丁烯-1，2-二醇、甲硫醇和催化剂，随后在给定温度下调节来实现反应的情况下，或者在混合3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇，随后向其中加入催化剂来实现反应的情况下，为了平稳地开始反应，包含3-丁烯-1，2-二醇和甲硫醇的混合物中甲硫醇的量优选为4摩尔或更少，相对于1摩尔3-丁烯-1，2-二醇。
反应的进展可以通过常规的分析手段例如气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、核磁共振谱分析和红外吸收光谱分析来确定。
当使用亲脂催化剂作为催化剂时，反应完成之后，例如可以通过以下步骤分离4-(甲硫基)丁-1，2-二醇：从反应混合物中除去剩余的甲硫醇，随后根据需要，向其中加入水或非极性溶剂，随后萃取和浓缩所得到的含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的水层。当使用亲水催化剂作为催化剂时，例如可以通过以下步骤分离4-(甲硫基)丁-1，2-二醇：从反应混合物中除去剩余的甲硫醇，随后根据需要，向其中加入水或水不溶性有机溶剂，随后萃取和浓缩所得到的含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的有机层。从反应混合物中除去剩余的甲硫醇的方法的实例包括下列方法：包括浓缩反应混合物的方法和包括向反应混合物中吹入惰性气体例如氮气的方法。所述非极性溶剂的实例包括烃溶剂例如己烷、庚烷、甲苯和二甲苯，使用的非极性溶剂的量没有具体限制。所述水不溶性有机溶剂的实例除了上述烃溶剂之外还包括酯溶剂例如乙酸乙酯和醚溶剂例如甲基叔丁基醚，它们的使用量没有具体限制。
当使用含氮芳香族化合物和脂肪族羧酸化合物作为催化剂时，反应完成后，例如可以通过以下步骤分离4-(甲硫基)丁-1，2-二醇：从反应混合物中除去剩余的甲硫醇，随后根据需要，向其中加入水不溶性有机溶剂，随后萃取，用水、酸性水和/或碱性水洗涤得到的含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的有机层，并且浓缩。
得到的4-(甲硫基)丁-1，2-二醇可以按原样或通过常规净化手段例如蒸馏和柱色谱法进一步净化之后用于下面描述的步骤(C)。4-(甲硫基)丁-1，2-二醇可以作为溶液使用，例如上述有机层，不需要分离4-(甲硫基)丁-1，2-二醇。
最后，说明步骤(C)：氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的步骤。
本发明中，4-(甲硫基)丁-1，2-二醇分子中伯醇部分的氧化通常在仲醇部分和硫化物部分氧化之前进行。
氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法的实例包括下列方法：包括进行4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的Swern氧化，随后用硝酸银氧化的方法，和包括使4-(甲硫基)丁-1，2-二醇与能够将4-(甲硫基)丁-1，2-二醇转化为2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的微生物细胞或其经过处理的物质接触的方法。优选的实例是包括使4-(甲硫基)丁-1，2-二醇与能够将4-(甲硫基)丁-1，2-二醇转化为2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的微生物细胞或其经过处理的物质接触的方法。
包括进行4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的Swern氧化，随后用硝酸银氧化的方法可以例如根据Tetrahedron，48，6043(1992)中描述的方法来进行。
下面将说明包括使4-(甲硫基)丁-1，2-二醇与能够将4-(甲硫基)丁-1，2-二醇转化为2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的微生物细胞或其经过处理的物质接触的方法。
能够将4-(甲硫基)丁-1，2-二醇转化为2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的微生物细胞或其经过处理的物质的实例包括诸如下列微生物的微生物细胞或其经过处理的物质：属于产碱菌属(Alcaligenes)的微生物例如粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)、反硝化产碱菌(Alcaligenes denitrificans)、真养产碱菌(Alcaligenes eutrophus)、产碱菌种(Alcaligenes sp.)和木糖氧化产碱菌(Alcaligenes xylosoxydans)；属于芽孢杆菌属(Bacillus)的微生物例如蜂房类芽孢杆菌(Bacillus alvei)、栗褐芽孢杆菌(Bacillus badius)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、环状芽孢杆菌(Bacilluscirculans)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)、坚强芽孢杆菌(Bacillusfirmus)、迟缓芽孢杆菌(Bacillus lentus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、浸麻类芽孢杆菌(Bacillus macerans)、巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus moritai)、蕈状芽孢杆菌(Bacillusmycoides)、多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)、短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)、球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringenesis)和强壮芽孢杆菌(Bacillusvalidus)；
属于假单胞菌属(Pseudomonas)的微生物例如耳假单胞菌(Pseudomonasauricularis)、产氮假单胞菌(Pseudomonas azotoformans)、石竹假单胞菌(Pseudomonas caryophylli)、绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)、脱氮假单胞菌(Pseudomonas denitrificans)、缺陷假单胞菌(Pseudomonasdiminta)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、莓实假单胞菌(Pseudomonas fragi)、黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)、可变假单胞菌(Pseudomonas mutabilis)、硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)、食油假单胞菌(Pseudomonasoleovorans)、卵状假单胞菌(Pseudomonas ovalis)、草酸假单胞菌(Pseudomonas oxalaticus)、植物假单胞菌(Pseudomonas plantarii)、类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)、恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)、腐败假单胞菌(Pseudomonas putrefaciens)、核黄素假单胞菌(Pseudomonas riboflavina)、假单胞菌种(Pseudomonas sp.)、稻草假单胞菌(Pseudomonas straminea)、类黄假单胞菌(Pseudomonas synxantha)、丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)、烟草假单胞菌(Pseudomonas tabaci)、腐臭假单胞菌(Pseudomonas taetrolens)和泡囊假单胞菌(Pseudomonasvesicularis)；
属于红细菌属(Rhodobacter)的微生物例如类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)；和属于红球菌属(Rhodococcus)的微生物例如红串红球菌(rhodococcus erythropolis)、圆红球菌(Rhodococcus groberulus)、紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)和红球菌种(Rhodococcus sp.)。
它们的典型实例包括微生物细胞或其经过处理的物质例如粪产碱菌IFO13111t、反硝化产碱菌JCM5490、真养产碱菌ATCC43123、产碱菌种IFO14130、木糖氧化产碱菌IFO15125t、蜂房类芽孢杆菌IFO3343t、栗褐芽孢杆菌ATCC14574t、短芽孢杆菌IFO12334、蜡状芽孢杆菌JCM2503t、环状芽孢杆菌ATCC13403、凝结芽孢杆菌JCM2257t、坚强芽孢杆菌JCM2512t、迟缓芽孢杆菌JCM2511t、地衣芽孢杆菌IFO12195、浸麻类芽孢杆菌JCM2500t、巨大芽孢杆菌IFO12108、蜡状芽孢杆菌ATCC21282、蕈状芽孢杆菌IFO3039、多粘芽孢杆菌IFO3020、短小芽孢杆菌IFO12092t、球形芽孢杆菌IFO3341、枯草芽孢杆菌JCM1465t、苏云金芽孢杆菌ATCC13366、强壮芽孢杆菌IFO13635、耳假单胞菌IFO13334t、产氮假单胞菌JCM2777t、石竹假单胞菌IFO13591、绿针假单胞菌IFO3121t、脱氮假单胞菌IAM1923、缺陷假单胞菌JCM2788t、荧光假单胞菌IFO14160t、莓实假单胞菌IFO3458t、黄褐假单胞菌JCM2780t、门多萨假单胞菌IFO14162、可变假单胞菌ATCC31014、硝基还原假单胞菌JCM2782t、食油假单胞菌IFO135835、卵状假单胞菌IFO12688、草酸假单胞菌IFO13593t、植物假单胞菌JCM5492t、类产碱假单胞菌JCM5968t、恶臭假单胞菌IFO3738、恶臭假单胞菌IAM1002、恶臭假单胞菌IAM1090、恶臭假单胞菌IAM1236、恶臭假单胞菌ATCC39213、腐败假单胞菌IFO3910、核黄素假单胞菌IFO13584t、假单胞菌种ATCC53617、稻草假单胞菌JCM2783t、类黄假单胞菌IFO3913t、丁香假单胞菌IFO14055、烟草假单胞菌IFO3508、腐臭假单胞菌IFO3460、泡囊假单胞菌JCM1477t、类球红细菌ATCC17023、红串红球菌IFO12320、圆红球菌ATCC15610、紫红红球菌JCM3202t、紫红红球菌ATCC15610和红球菌种ATCC19148。
作为微生物，优选至少一种选自产碱菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、红细菌属和红球菌属的微生物，更优选至少一种选自芽孢杆菌属、假单胞菌属和红球菌属的微生物，进一步更优选至少一种选自假单胞菌属和红球菌属的微生物，尤其优选属于红球菌属的微生物。
所述微生物可以利用培养各种微生物的培养基来培养，所述培养基相应地包含碳源、氮源、有机盐或无机盐。所述培养基中包含的碳源的实例包括葡萄糖、蔗糖、甘油、淀粉、有机酸和糖蜜。所述氮源的实例包括酵母提取物、肉提取物、胨、酪蛋白氨基酸、麦芽提取物、黄豆粉、玉米浆、棉籽粉、干酵母、硫酸铵和硝酸钠。有机酸盐或无机酸盐的实例包括氯化钠、氯化钾、碳酸钠、磷酸一钾、磷酸二钾、碳酸钙、乙酸铵、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚铁和氯化钴。
培养方法的实例包括固体培养和液体培养(试管培养、烧瓶培养、发酵罐培养)。
培养液的培养温度和pH没有具体限制，只要在微生物生长范围内即可，并且培养温度通常为约15～40℃，培养液的pH通常为约4～8。培养时间可以相应地根据培养条件选择，通常为约1～10天。
所述微生物细胞可以按原样使用。原样使用微生物细胞真菌体的方法的实例包括(1)包括原样使用培养液的方法和(2)包括通过离心分离培养液改善细胞并且利用改进的真菌体的方法(根据需要，使用缓冲液或水洗涤之后的湿细胞)。
可以使用其经过处理的物质。经过处理的物质的实例包括用有机溶剂(丙酮、乙醇等)、冷冻干燥或用碱处理通过培养得到的细胞而得到的那些，通过物理或酶法分裂得到的那些，以及从这些物质中分离和萃取的粗制酶。另外，所述细胞的经过处理的物质还包括经过上述处理之后根据已知方法进行固定化处理得到的那些。
通过使微生物细胞或其经过处理的物质与4-(甲硫基)丁-1，2-二醇接触来氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇，从而得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸。
使用的微生物细胞或其经过处理的物质的量是使得所述微生物细胞或其经过处理的物质在反应液体中的浓度通常为0.001～50重量％，优选0.01～20重量％的量。
微生物细胞或其经过处理的物质和4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的反应通常在水存在下进行。作为水，可以使用缓冲水溶液，其中使用的缓冲剂的实例包括磷酸的碱金属盐例如磷酸钠和磷酸钾；乙酸的碱金属盐例如乙酸钠和乙酸钾。微生物细胞或其经过处理的物质可以在水和有机溶剂存在下与4-(甲硫基)丁-1，2-二醇反应。有机溶剂可以是疏水有机溶剂或亲水有机溶剂。疏水有机溶剂的实例包括酯溶剂例如甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯和丙酸丁酯；疏水醇溶剂例如正丁醇、正戊醇和正辛醇；芳香族烃溶剂例如苯、甲苯和二甲苯；疏水醚溶剂例如二乙醚、二异丙醚和甲基叔丁基醚；卤化烃溶剂例如氯仿和1，2-二氯乙烷；和它们的混合溶剂。亲水有机溶剂的实例包括亲水醇溶剂例如甲醇和乙醇；亲水酮溶剂例如丙酮；亲水醚溶剂例如二甲氧基乙烷、四氢呋喃和二噁烷；以及它们的混合物溶剂。
微生物细胞或其经过处理的物质和4-(甲硫基)丁-1，2-二醇反应的pH通常为3～10，反应温度通常为0～60℃。反应时间通常为0.5小时至10天。
反应液体中4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的浓度通常为50％(w/v)或更低。
微生物细胞或其经过处理的物质和4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的反应通常通过将它们混合来进行。所述反应可以通过向反应体系中连续或逐次地加入4-(甲硫基)丁-1，2-二醇来进行。
根据需要，可以向反应体系中加入糖例如葡萄糖、蔗糖和果糖，或者加入表面活性剂例如TritonX-100和Tween60。
反应的终点可以通过利用液相色谱或气相色谱监控反应液体中4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的量来确定。
反应完成后，可以通过进行常规的反应液体后处理例如萃取处理和浓缩处理来分离2-羟基-4-(甲硫基)丁酸。得到的2-羟基-4-(甲硫基)丁酸可以通过常规的净化手段例如柱色谱法和蒸馏来进一步纯化。
具体实施方式
实施例
通过下面详细说明的实施例进一步举例说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
采用Quantachrome仪器公司生产的Autosorb-6，通过氮吸附法在150℃下、在1.35×10-5Kg/cm-2(相当于0.013kPa)的脱气条件下，测定得到的含金属的硅酸盐的每个比表面积和平均微孔直径，并且分别采用BET多点法(p/p0＝0.1)和BHJ法分别计算其比表面积和平均微孔直径。
参照实施例1
向装有搅拌器的500mL烧瓶中加入5g钨金属粉末和25g离子交换水，并且将内部温度调节到40℃。用30分钟向其中逐滴加入15g 60重量％的过氧化氢水溶液，然后将该混合物保持在相同温度下1小时以得到含有氧化钨的溶液。向含有氧化钨的溶液中加入75g离子交换水和80g乙醇，然后用10分钟向其中逐滴加入41.6g四乙氧基硅烷。此外，在相同温度下，用10分钟向其中逐滴加入20g 40重量％的四丁基氢氧化铵水溶液。然后，将该混合物冷却到25℃的内部温度并在相同温度下继续搅拌，在约30分钟内沉淀固体以形成浆。在相同温度下搅拌并保持24小时后，过滤收集固体。过滤的固体用100g离子交换水洗涤2次，然后在130℃干燥24小时得到38.0g白色固体。在550℃将得到的该白色固体煅烧6小时以得到16.5g白色的含钨硅酸盐。XRD谱：观察到在d值为
Figure G200580034562720070412D000161
处具有峰值的宽峰。没有观察到可以指定为氧化钨的峰。
IR谱(KBr)
vmax：3478，1638，1078，960，806，557cm-1
元素分析值；W：9.8％，Si：39.5％
比表面积：543m2/g，平均微孔直径：
Figure G200580034562720070412D000162
参照实施例2
向装有搅拌器的500mL烧瓶中加入5g钨金属粉末和25g离子交换水，并且将内部温度调节到40℃。用30分钟向其中逐滴加入15g 60重量％的过氧化氢水溶液，然后将该混合物保持在相同温度下2小时以得到含有氧化钨的溶液。向含有氧化钨的溶液中加入75g离子交换水和80g乙醇，然后在40℃的内部温度下，用10分钟向其中加入41.6g四乙氧基硅烷。此外，在相同温度下，用10分钟向其中逐滴加入40g10重量％的四丙基氢氧化铵溶液。然后，将该混合物冷却到25℃的内部温度并在相同温度下继续搅拌。在约30分钟内沉淀固体以形成浆。在相同温度下搅拌并保持24小时后，通过过滤收集固体。过滤的固体用100g离子交换水洗涤2次，并在130℃干燥24小时得到38.0g白色固体。在550℃将得到的该白色固体煅烧6小时以得到17.3g白色的含钨的硅酸盐。
XRD谱：观察到在d值为
Figure G200580034562720070412D000163
处具有峰值的宽峰。略微地观察到可以指定为氧化钨的尖峰。
IR谱(KBr)
vmax：3480，1638，1078，956，800cm-1
元素分析值；W：11.0％，Si：31.4％
比表面积：573m2/g，平均微孔直径：
参照实施例3
向装有搅拌器的500mL烧瓶中加入2g钼金属粉末和25g离子交换水，并且将内部温度调节到40℃。用1小时向其中逐滴加入15g 60重量％的过氧化氢水溶液，然后将该混合物保持在相同温度下1小时以得到含有氧化钼的溶液。向含有氧化钼的溶液中加入75g离子交换水和80g乙醇，然后在40℃的内部温度下，用10分钟向其中加入41.6g四乙氧基硅烷。此外，在相同温度下，用10分钟向其中逐滴加入10g十二胺。立即沉淀固体以形成浆。将该混合物冷却到25℃的内部温度，搅拌并保持24小时，然后过滤收集固体。过滤的固体用100g离子交换水洗涤2次，然后在110℃干燥6小时并在550℃煅烧6小时以得到15.5g白色的含钼的硅酸盐。
XRD谱：观察到在d值为
Figure G200580034562720070412D000172
处具有峰值的宽峰和可以指定为氧化钼的尖峰的混合图谱。
IR谱(KBr)
vmax：3470，1640，1090，956，915，802cm-1
元素分析值；Mo：13.9％，Si：32.4％
比表面积：171m2/g，平均微孔直径：
Figure G200580034562720070412D000173
从这些结果中证实得到的白色的含钼的硅酸盐含有氧化钼。
参照实施例4
向装有搅拌器的500mL烧瓶中加入2.5g钼金属粉末和25g离子交换水，并且将内部温度调节到40℃。用1小时向其中逐滴加入15g 60重量％的过氧化氢水溶液，然后将该混合物在相同温度下保持1小时以得到含有氧化钼的溶液。向含有氧化钼的溶液中加入75g离子交换水和80g乙醇，然后在40℃的内部温度下，用10分钟向其中加入41.6g四乙氧基硅烷。此外，用10分钟向其中逐滴加入20g 40重量％的四丁基氢氧化铵溶液。然后，在相同温度下继续搅拌，并在约15分钟内沉淀固体以形成浆。将200g离子交换水加入到浆中。将该混合物冷却到25℃的内部温度，在相同温度下搅拌并保持24小时。然后过滤收集固体。过滤的固体用100g离子交换水洗涤2次，在110℃干燥6小时并在550℃煅烧6小时以得到15.9g白色的含钼的硅酸盐。
XRD谱：观察到在d值为
Figure G200580034562720070412D000181
处具有峰值的宽峰。没有观察到可以指定为氧化钼的尖峰。
IR谱(KBr)
vmax：3470，1640，1080，956，913，796cm-1
元素分析值；Mo：5.22％，Si：37.0％
比表面积：649m2/g，平均微孔直径：
Figure G200580034562720070412D000182
参照实施例5
向装有搅拌器的500mL烧瓶中加入1.3g钒金属粉末和25g离子交换水，并且将内部温度调节到40℃。用30分钟向其中逐滴加入15g30重量％的过氧化氢水溶液，然后将该混合物保持在相同温度下1小时以得到含有氧化钒的溶液。向含有氧化钒的溶液中加入75g离子交换水和80g乙醇，然后在40℃的内部温度下，用10分钟向其中加入41.6g四乙氧基硅烷。此外，用10分钟向其中逐滴加入40g 40重量％的四正丙基胺溶液。然后，将该混合物冷却到25℃的内部温度并继续搅拌，在约30分钟内沉淀固体以形成浆。搅拌该浆并保持在相同温度下24小时。然后过滤收集固体。过滤的固体用100g离子交换水洗涤2次，在130℃干燥8小时并在550℃煅烧6小时以得到16.0g棕色的含钒的硅酸盐。
XRD谱：观察到在d值为处具有峰值的宽峰。没有观察到可以指定为氧化钒的尖峰。
IR谱(KBr)
vmax：1050，956，794，629cm-1
元素分析值；V：5.56％，Si：36.1％
比表面积：708m2/g，平均微孔直径：
Figure G200580034562720070412D000184
实施例1
向装有磁力搅拌器和回流冷凝器的50mL烧瓶中加入30mg上述参照实施例4中得到的含钼硅酸盐、310mg 1，2-环氧-3-丁烯和3g蒸馏水。在25℃的内部温度下搅拌所得的混合物5小时来进行反应。将10g四氢呋喃加入到得到的反应液体中以得到含有3-丁烯-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析该溶液，发现3-丁烯-1，2-二醇的收率是93％。
实施例2
除了使用上述参照实施例5中得到的含钒的硅酸盐代替上述参照实施例4中得到的含钼的硅酸盐并使用300mg 1，2-环氧-3-丁烯以外，根据实施例1中相似的方式进行反应。
3-丁烯-1，2-二醇的收率是94％。
实施例3
除了使用上述参照实施例3中得到的含钼的硅酸盐代替上述参照实施例4中得到的含钼的硅酸盐并使用330mg 1，2-环氧-3-丁烯以外，根据实施例1中相似的方式进行反应。
3-丁烯-1，2-二醇的收率是95％。
实施例4
除了使用上述参照实施例1中得到的含钨的硅酸盐代替上述参照实施例4中得到的含钼的硅酸盐以外，根据实施例1中相似的方式进行反应。
3-丁烯-1，2-二醇的收率是81％。
实施例5
除了使用上述参照实施例2中得到的含钨的硅酸盐代替上述参照实施例4中得到的含钼的硅酸盐以外，根据实施例1中相似的方式进行反应。
3-丁烯-1，2-二醇的收率是82％。
实施例6
向装有磁力搅拌器和回流冷凝器的50mL烧瓶中充入30mg上述参照实施例5中得到的含钒的硅酸盐、300mg 1，2-环氧-3-丁烯和3g蒸馏水。在25℃的内部温度下搅拌所得混合物5小时来进行反应。将10g四氢呋喃加入到得到的反应液体中，然后通过倾析分离含钒的硅酸盐以得到含有3-丁烯-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析该溶液，发现3-丁烯-1，2-二醇的收率是94％。
实施例7
向装有磁力搅拌器和回流冷凝器的50mL烧瓶中，充入上述实施例6中通过倾析分离的所有量的含钒硅酸盐、300mg 1，2-环氧-3-丁烯和3g蒸馏水。在25℃的内部温度下搅拌所得的混合物5小时来进行反应。将10g四氢呋喃加入到得到的反应液体中以得到含有3-丁烯-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析该溶液，发现3-丁烯-1，2-二醇的收率是87％。
实施例8
向装有磁性搅拌器和回流冷凝器的50mL烧瓶中，加入30mg 85％的磷酸、300mg 1，2-环氧-3-丁烯和3g蒸馏水。在5℃的内部温度下将产生的混合物搅拌5小时进行反应。向得到的反应液体中加入10g四氢呋喃，得到含3-丁烯-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析所述溶液，发现3-丁烯-1，2-二醇的收率为92％。
实施例9
向装有磁性搅拌器和回流冷凝器的50mL烧瓶中，加入30mg偏磷酸、300mg 1，2-环氧-3-丁烯和3g蒸馏水。在5℃的内部温度下将产生的混合物搅拌5小时进行反应。向得到的反应液体中加入10g四氢呋喃，得到含3-丁烯-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析所述溶液，发现3-丁烯-1，2-二醇的收率为86％。
实施例10
向装有磁性搅拌器的100mL烧瓶中，加入880mg 3-丁烯-1，2-二醇和10mg 2，2′-偶氮二异丁腈。在25℃的内部温度下向得到的混合物中吹入气态甲硫醇，同时以约10～20mL/min的速度搅拌1小时。在相同的温度下进一步将混合物搅拌1小时来进行反应。反应完成后，通过向反应混合物中吹入氮气来除去剩余的甲硫醇，得到1245mg含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的油状物质。通过气相色谱面积百分比方法分析这种油状物质，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为73％。
实施例11
向装有磁性搅拌器的100mL高压釜中，加入1300mg 3-丁烯-1，2-二醇和20mg 2，2′-偶氮二异丁腈。在0℃的内部温度下冷却所得混合物后，向其中加入1400mg液态甲硫醇。将高压釜密封，随后在30℃将混合物搅拌2小时来进行反应。反应开始时的高压釜内部压力(表压)为2kg/cm2(等于0.2MPa)，反应完成时的高压釜内部压力(表压)为1kg/cm2(等于0.1MPa)。反应完成后，通过向反应混合物中吹入氮气来除去剩余的甲硫醇，得到1790mg含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的油状物质。通过气相色谱面积百分比方法分析这种油状物质，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为67％。
实施例12
向装有磁性搅拌器的100mL高压釜中，加入1300mg 3-丁烯-1，2-二醇和20mg偶氮二异丁腈。在0℃的内部温度下冷却所得混合物后，向其中加入1400mg液态甲硫醇。将高压釜密封，随后在40℃将混合物搅拌4小时来进行反应。反应开始时的高压釜内部压力(表压)为2.5kg/cm2(等于0.25MPa)，反应完成时的高压釜内部压力(表压)为0.5kg/cm2(等于0.05MPa)。反应完成后，通过向反应混合物中吹入氮气来除去剩余的甲硫醇，得到1990mg含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的油状物质。通过气相色谱面积百分比方法分析这种油状物质，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为94％。
实施例13
向装有磁性搅拌器的50mL高压釜中，加入2000mg 3-丁烯-1，2-二醇和20mg 2，2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]。在0℃的内部温度下冷却所得混合物后，向其中加入1500mg液态甲硫醇。将高压釜密封，随后在40℃将混合物搅拌4小时来进行反应。反应开始时的高压釜内部压力(表压)为2.5kg/cm2(等于0.25MPa)，反应完成时的高压釜内部压力(表压)为0.5kg/cm2(等于0.05MPa)。反应完成后，通过向反应混合物中吹入氮气来除去剩余的甲硫醇，并且向其中加入10g乙酸乙酯，得到含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析这种溶液，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为94％。
实施例14
根据与实施例13类似的方法，除了使用偶氮二异丁酸甲酯代替2，2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]之外，根据与实施例13类似的方法得到含4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的溶液。通过气相色谱内标法分析这种溶液，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为98％。
实施例15
向装有磁性搅拌器的50mL高压釜中，加入2000mg 3-丁烯-1，2-二醇、9mg吡啶和14mg乙酸。在0℃的内部温度下冷却所得混合物后，向其中加入1500mg液态甲硫醇。将高压釜密封，随后在40℃将混合物搅拌4小时来进行反应。反应开始时的高压釜内部压力(表压)为2.5kg/cm2(等于0.25MPa)，反应完成时的高压釜内部压力(表压)为0.5kg/cm2(等于0.05MPa)。反应完成后，将压力释放到常压，通过向反应混合物中吹入氮气来除去剩余的甲硫醇，并且向其中加入10g乙酸乙酯。通过气相色谱内标法分析这种溶液，发现4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的收率为94％。
实施例16
将预定量的水加入到实施例10得到的无色油中，将不可溶物质过滤来制备10％(w/v)的4-(甲硫基)丁-1，2-二醇水溶液。
向试管中加入灭菌后的5ML培养基(通过向其中加入20g葡萄糖、5g聚胨、3g酵母提取物、3g肉提取物、0.2g硫酸铵、1g硫酸二氢钾和0.5g七水合硫酸镁并将其pH调至7.0而得到)，将表1～4中显示的各种细胞接种到其中。在30℃有氧条件下振荡培养。培养完成后，通过离心分离来分离细胞得到存活的真菌。向螺帽试管中加入2mL 0.1M磷酸钾缓冲液(pH7)，并且向其中加入上述存活的真菌。向其中加入0.2mL上述10％(w/v)的4-(甲硫基)丁-1，2-二醇水溶液，随后将得到的混合物在30℃振荡2-3天。反应完成后，取样1mL的反应液体。从试样液体中除去细胞，通过液相色谱分析产生的2-羟基-4-甲硫基丁酸的量。所得结果显示在表1～4中。2-羟基-4-甲硫基丁酸的形成率(％)基于4-(甲硫基)丁-1，2-二醇计算。
液相色谱的分析条件如下：
柱：Cadenza CD-C18(4.6mmφ×15cm，3μm)(由Imtakt Corporation制造)
流动相：液体A 0.1％三氟乙酸水溶液，液体B 甲醇
梯度条件：
0～10分钟液体A/液体B＝80/20(恒定)
10～20分钟经10分钟变为液体A/液体B＝50∶50
20～30分钟液体A/液体B＝50∶50(恒定)
30～30.1分钟经0.1分钟变为液体A/液体B＝80∶20
30.1～50分钟液体A/液体B＝80∶20(恒定)
流速：0.5mL/min.，柱温：40℃，检测波长：220nm
表1
  菌株名称   2-羟基-4-(甲硫基)丁酸(％)的形成率
  粪产碱菌IFO 13111t   0.1
  反硝化产碱菌JCM 5490   0.4
  真养产碱菌ATCC 43123   0.1
  粪产碱菌IFO 12669   0.2
  粪产碱菌IFO 14479   0.1
  粪产碱菌JCM 5485t   2.5
  产碱菌属种IFO 14130   0.1
  木糖氧化产碱菌IFO15125t反硝化亚种   0.2
  木糖氧化产碱菌IFO15126t木糖氧化亚种   0.5
  蜂房类芽孢杆菌IFO 3343t   17.0
  栗褐芽孢杆菌ATCC 14574t   7.3
  短芽孢杆菌IFO 12334   4.7
  短芽孢杆菌JCM 2503t   4.2
  蜡状芽孢杆菌JCM 2152t   11.2
  蜡状芽孢杆菌juroi变种ATCC 21281   10.3
  蜡状芽孢杆菌蕈状变种IFO 3039   2.6
  环状芽孢杆菌ATCC 13403   1.2
  环状芽孢杆菌IFO 3329   2.8
  环状芽孢杆菌JCM 2504t   1.4
  凝结芽孢杆菌JCM 2257t   5.0
  坚强芽孢杆菌JCM 2512t   0.6
  迟缓芽孢杆菌JCM 2511t   3.6
  地衣芽孢杆菌ATCC 27811   2.0
  地衣芽孢杆菌IFO 12195   1.8
  地衣芽孢杆菌IFO 12195   1.3
  地衣芽孢杆菌IFO 12197   12.9
  地衣芽孢杆菌IFO 12200t   1.3
  浸麻类芽孢杆菌JCM 2500t   1.5
  巨大芽孢杆菌IFO 12108   0.6
  巨大芽孢杆菌JCM 2506t   1.2
表2
  菌株名称   2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的形成率(％)
  蜡状芽孢杆菌ATCC 21282   11.5
  蕈状芽孢杆菌IFO 3039   6.0
  多粘芽孢杆菌IFO 3020   3.5
  多粘芽孢杆菌JCM 2507t   2.8
  短小芽孢杆菌IFO 12092t   1.5
  球形芽孢杆菌IFO 3341   13.2
  球形芽孢杆菌IFO 3525   0.6
  球形芽孢杆菌IFO 3526   6.2
  球形芽孢杆菌IFO 3527   4.0
  球形芽孢杆菌IFO 3528   1.6
  枯草芽孢杆菌JCM 1465t   10.8
  枯草芽孢杆菌ATCC 14593   1.7
  枯草芽孢杆菌ATCC 15841   5.6
  枯草芽孢杆菌IFO 03026   2.8
  枯草芽孢杆菌IFO 03108   2.5
  枯草芽孢杆菌IFO 03134   2.8
  枯草芽孢杆菌IFO 3026   3.3
  枯草芽孢杆菌IFO 3037   2.7
  枯草芽孢杆菌IFO 3108   1.7
  枯草芽孢杆菌IFO 3134   1.5
  苏云金芽孢杆菌ATCC 13366   10.4
  强壮芽孢杆菌IFO 13635   3.8
  耳假单胞菌IFO 13334t   1.9
  产氮假单胞菌JCM 2777t   8.9
  石竹假单胞菌IFO 13591   0.4
  绿针假单胞菌IFO 3521t   1.1
  绿针假单胞菌IFO 3904t   0.7
  脱氮假单胞菌IAM 1923   2.7
  缺陷假单胞菌JCM 2788t   38.9
表3
  菌株名称   2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的形成率(％)
  荧光假单胞菌生物型F ATCC 17513   7.6
  荧光假单胞菌IFO 14160t   0.3
  莓实假单胞菌IAM 12402   0.1
  莓实假单胞菌IFO 3458t   0.4
  黄褐假单胞菌JCM 2780t   1.1
  门多萨假单胞菌IFO 14162   34.1
  可变假单胞菌ATCC 31014   13.5
  硝基还原假单胞菌JCM 2782t   8.4
  食油假单胞菌IFO 13583t   0.3
  卵状假单胞菌IFO 12688   1.4
  草酸假单胞菌IFO 13593t   0.2
  植物假单胞菌JCM 5492t   1.3
  类产碱假单胞菌JCM 5968t   36.2
  恶臭假单胞菌ATCC 17428   1.5
  恶臭假单胞菌ATCC 17484   9.9
  恶臭假单胞菌ATCC 39213   23.3
  恶臭假单胞菌IAM 1002   20.5
  恶臭假单胞菌IAM 1090   28.1
  恶臭假单胞菌IAM 1094   1.0
  恶臭假单胞菌IAM 1236   19.6
  恶臭假单胞菌IFO 12996   5.6
  恶臭假单胞菌IFO 13695   9.3
  恶臭假单胞菌IFO 14164t   41.2
  恶臭假单胞菌IFO 14671   0.9
  恶臭假单胞菌IFO 14796   1.0
  恶臭假单胞菌IFO 3738   38.2
  恶臭假单胞菌IFO 12653   5.7
  恶臭假单胞菌JCM 6156   1.5
  恶臭假单胞菌JCM 6157   0.5
  恶臭假单胞菌JCM 6158   1.2
表4
  菌株名称   2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的形成率(％)
  腐败假单胞菌IFO 3910   0.2
  核黄素假单胞菌IFO 13584t   0.1
  假单胞菌种ATCC 53617   4.4
  稻草假单胞菌JCM 2783t   1.0
  类黄假单胞菌IFO 3913t   0.4
  丁香假单胞菌丁香亚种IFO14055   3.8
  烟草假单胞菌IFO 3508   1.7
  腐臭假单胞菌IFO 3460   0.3
  泡囊假单胞菌JCM 1477t   8.4
  类球红细菌ATCC 17023   3.0
  红串红球菌IFO 12320   21.7
  圆红球菌ATCC 15076   22.7
  紫红红球菌ATCC 15610   58.9
  紫红红球菌ATCC 19067   16.0
  紫红红球菌ATCC 19149   14.6
  紫红红球菌ATCC 19150   12.3
  紫红红球菌ATCC 21197   2.7
  紫红红球菌ATCC 21199 7.9
  紫红红球菌JCM 3202t   30.9
  红球菌种ATCC 19070   13.1
  红球菌种ATCC 19071   7.7
  红球菌种ATCC 19148   34.5

Claims (8)

1.一种生产2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的方法，所述方法包括下面的步骤(A)、(B)和(C)：
步骤(A)：在酸的存在下使1，2-环氧-3-丁烯与水反应得到3-丁烯-1，2-二醇的步骤，所述酸选自硫酸、磷酸化合物、强酸性离子交换树脂或包含选自长周期表的第5族元素和第6族元素的至少一种元素作为组分的硅酸盐，
步骤(B)：在催化剂存在下使3-丁烯-1，2-二醇与甲硫醇反应得到4-(甲硫基)丁-1，2-二醇的步骤，所述催化剂选自有机过氧化物、硼化合物、偶氮化合物或含氮芳香族化合物和脂肪族羧酸化合物，
步骤(C)：通过使4-(甲硫基)丁-1，2-二醇与能够将4-(甲硫基)丁-1，2-二醇转化为2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的微生物细胞或其经过处理的物质接触来氧化4-(甲硫基)丁-1，2-二醇得到2-羟基-4-(甲硫基)丁酸的步骤，其中所述微生物是至少一种选自产碱菌属(Alcaligenes)、芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、红细菌属(Rhodobacter)和红球菌属(Rhodococcus)的微生物。
2.根据权利要求1的方法，其中所述酸是包含选自长周期表的第5族元素和第6族元素的至少一种元素作为组分的硅酸盐。
3.根据权利要求2的方法，其中所述硅酸盐包含的选自长周期表的第5族元素和第6族元素的至少一种元素是钒、钨或钼。
4.根据权利要求1的方法，其中所述酸是磷酸化合物。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(A)中的1，2-环氧-3-丁烯是通过氧化丁二烯得到的1，2-环氧-3-丁烯。
6.根据权利要求1的方法，其中所述催化剂是偶氮化合物。
7.根据权利要求6的方法，其中所述偶氮化合物是偶氮腈化合物、偶氮酯化合物、偶氮脒化合物或偶氮咪唑啉化合物。
8.根据权利要求1的方法，其中所述催化剂是含氮芳香族化合物和脂肪族羧酸化合物。
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