DE2140506A1 - Verfahren zum Herstellen von DL Methionen - Google Patents

Description

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DA - 4407

Beschreibung zu der Patentanmeldung der Firma'

ASAHI KASEI KOGYO KABUSHIKI KAISHA No. 25-1, 1-ehome, Dojima-hama-dori, Kita-ku, Osaka-rCity, Osaka, Japan . .

_- betreffend

Verfahren zum Herstellen von DL-Methionin Priorität: 12. August 1970, Japan, Nr. 45-70105

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von DL-Methionin und betrifft speziell ein Verfahren zum Herstellen von DL-Methionin, bei dem durch Umsetzen von Acrolein mit Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure, einem Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mittel und einem Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mittel in Gegenwart eines Lösungsmittels eine Additionsreaktion des Methylmercaptans und der Cyanwasserstoffsäure an Acrolein gleichzeitig mit der Bildungsreaktion des Hydantoinrings durchgeführt wird, auf welche die Hydrolyse des erhaltenen Produkts folgt.

Zum Herstellen von DL-Methionin durch aine Reaktion der

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Hydantoinringbildung existieren bereits konventionelle und allgemein bekannte Methoden, die in folgender Weise veranschaulicht werden können:

CH,SH,Katalysator

CH₂=CHGHO-

CH₅SCH₂CH₂CHO

(MA)

CH₂CH-CO

CH₃SCH₂CH₂CH-CN

OH (MC)

Hydrolyse

DI-Methionin

Im einzelnen ist in den amerikanischen Patentschriften 2 527 366 und 2 557 913 und der britischen Patentschrift 630 139 der Weg (a) angegeben, auf dem DL-Methionin durch Umsetzen von ß-Methylthiopropionaldehyd (nachstehend einfach als "MA" bezeichnet) mit einem Cyanid, Ammoniak und Kohlensäure mit Hilfe einer Hydantoinringbildungsreaktion und anschließende Hydrolyse der erhaltenen Hydantoinderivate, beispielsweise 5-(ß-Methylthioäthyl)hydantoin (nachstehend

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einfach als "MH" bezeichnet) erhalten werden kann» Der in. die Reaktion eingesetzte ß-Methylthiopropionaldehyd wird durch Addition τοη Methylmercaptan an Acrolein erhalten« Als Verfahren, das einer Modifizierung des Wegs (a) entspricht, wurde in der britischen Patentschrift 653 803, der japanischen Patentveröffentlichung 14688/1964 und in Journ. · Am. Chem. Soc. 70, Seite 1450 (1948) der Weg (b) beschrieben, auf dem DL-Methionin hergestellt werden kann, indem ß-Methylthiopropionaldehyd (MA) durch eine Additionsreaktion mit Cyanwasserstoffsäure in ct-Hydroxy- Y-methyl-mercaptobutyronitril (nachstehend"einfach als "MC" bezeichnet) übergeführt wird, woran sich die Ringschlußreaktion von MC unter Bildung des Hydantoinrings und die Hydrolyse anschließt.

Als Verfahren zum Herstellen von ß-Methylthiopropionaldehyd, der als Einsatzmaterial für die genannten konventionellen Verfahren verwendet werden soll, wurde in der Zwischenzeit beispielsweise in den amerikanischen Patentschrift 2 485 236 und 2 527 366 und der japanischen Patentveröffentlichung 19090/1960 eine Methode angegeben, bei der Acrolein in Gegenwart eines Katalysators, wie einer organischen Base oder einer organischen Base-Carbonsäure"der Additionsreaktion mit Methylmercaptan unterworfen wird. .

Die erwähnten konventionellen Methoden sind jedoch von einigen Nachteilen begleitet. So ist beispielsweise zur Herstellung von ß-Methylthiopropionaldehyd (MA) durch die Additionsreaktion von Methylmercaptan und Acrolein ein Überschuß

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an Methylraercaptan erforderlich und außerdem ist die Ausbeute des gewünschten MA nicht sehr hoch. Der angegebene Verfahrensweg (b) muß notwendigerweise in zwei Stufen, nämlich der su MC führenden Stufe der Addition von Cyanwasserstoffsäure an MA und der Stufe der Hydantoinringbildungsreaktion von MC durchgeführt werden und ist daher kompliziert in der Verfahrensführung. Darüberhinaus ist bei dem Weg (b) für die Additionsreaktion, von Cyanwasserstoffsäure gewöhnlich ein Katalysator erforderlich.

Um die Nachteile der erwähnten konventionellen Verfahren zu vermeiden, wurde bereits ein Verfahren zum Herstellen von DL-Methionin vorgeschlagen (japanische Patentanmeldung 38629/ 1970), bei dem Acrolein-cyanhydrin (nachstehend einfach als "AC¹¹ bezeichnet), mit Methylmercaptan, einem Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mittel und einem Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mittel in Gegenwart eines organischen oder wässrigen organischen Lösungsmittels umgesetzt und das erzielte Zwischenprodukt hydrolysiert wurde. Dieses Verfahren ist "in der nachstehenden Reaktionsformel dargestellt:

OH HN NH

(AO) V "

Ii

(MH)

Hydrolyse
ν DL-Methionin - 5 -

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Der Erfindung liegen ausgedehnte Untersuchungen im Hinblick auf ein verbessertes Verfahren zur Synthese von DL-Methionin · unter Verwendung von Acrolein als Ausgangsmaterial zugrunde. Dabei wurde gefunden, daß bei der Herstellung von DL-Methionin aus Acrolein mit Hilfe einer Hydantoinringhildungsreaktion, DL-Methionin durch einstufige Umsetzung von Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure, einem Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mittel und einem Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mittel und anschließende Hydrolyse erhalten werden kann.. Es wurde außerdem gefunden, daß die gewünschte Reaktion glatt verläuft,

ohne daß ein Verlust an Acrolein durch Polymerisation eintritt und daß DL-Methionin in hoher Ausbeute erhalten wird, wenn die angegebene einstufige Reaktion in Gegenwart eines Reaktionsmediums vorgenommen wird, das aus Wasser, einem organischen Lösungsmittel oder einem wässrigen organischen Lösungsmittel besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf diesen neuen Erkenntnissen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Her-

stellen von DL-Methionin, bei dem Acrolein, Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure, ein Ammoniak oder Ammonium abgebendes Mittel und ein Kohlensäure oder Carbonat abgebendes Mittel in einem Reaktionsmedium unter gleichzeitiger Durchführung der Additionsreaktion von Acrolein,'Methylmercaptan und Cyanwasserstoffsäure und der Hydantoinringbildungsreaktion umgesetzt werden, worauf die Hydrolyse des als Zwischenprodukt erhaltenen Hydantoinderivats folgt.

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Durch dieses Verfahren kann in einfacher und wirtschaftlicher Weise hochreines DL-Methionin in hoher Ausbeute hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch folgende Reaktionsformel veranschaulicht werden:

HN ΉΕ O

.(MH)

Hydrolyse

. DL-Methionin

Wie daraus ersichtlich ist, werden erfindungsgemäß das als Ausgangsmaterial verwendete Acrolein und die übrigen Reaktanten in einer einzigen Stufe zu dem als Zwischenprodukt gebildeten Hydantoinderivat umgesetzt, im Gegensatz zu dem konventionellen Zweistufen-Verfahren, bei dem' Acrolein zuerst mit einem Überschuß an Methylmercaptan in Gegenwart eines basischen Katalysators umgesetzt und durch anschließende Hydantoinringbildungsreaktion des erhaltenen MA das als Zwischenprodukt gebildete Hydantoinderivat in relativ schlechter Ausbeute erhalten wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher eine vereinfachte Verfahrensführung erzielt und die erforderliche Menge an Methylmercaptan vermindert. Die Ausbeute des gewünschten Produkts wird erfindungsgemäß merklich verbessert« _n

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Es ist außerdem "bemerkenswert, daß die erfindungsgemäß durchgeführte Reaktion vorteilhaft selbst in Gegenwart.von Wasser in dem Reaktionssystem stetig ablaufen kann. Bei dem genannten konventionellen Verfahren wird die Reaktion der Addition von Methylmercaptan an Acrolein in Gegenwart einer geringen Menge eines basischen Katalysators in einem wasserfreien System durchgeführt und es ist allgemein bekannt, daß Wasser einen störenden Einfluß auf die Additionsreaktion.zeigt»

Andererseits wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem die Additionsreaktion in einer wässrigen Lösung unter Verwendung eines sehr schwach basischen Katalysators durchgeführt wird (japanische Patentverb'ffentlichung 19090/1965)« Es ist jedoch überraschend, daß erfindungsgemäß die Additionsreaktion glatt und stetig in wässriger Lösung verlauft, selbst in Gegenwart einer großen Menge eines sogenannten Hydantoinring-bildenden Mittels, das aus einem Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mittel besteht, welches eine basische Substanz

darstellt, und einem Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mittel. ·

Das als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendende Acrolein ist im allgemeinen unter alkalischen Bedingungen instabil, besonders in einer wässrigen Lösung, Wenn beispielsweise Acrolein einer wässrigen Lösung von Ammoniumcarbonat, einem repräsentativen Beispiel für die erfindungsgemäß -sw. verwendenden Hydantoinring-Mldenden

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Mittel zugegeben wird, so entwickelt die resultierende Lösung sofort Wärme und verfärbt sich und es tritt die Polymerisation ein. Wenn ferner Acrolein und Ammoniumcarbonat in absolutes Methanol gegeben und eine Stunde auf 50° C erwärmt werden, so wird als Nebenprodukt eine stark gefärbte harzartige Substanz erhalten und es wird kaum Acrolein zurückgewonnen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Acrolein direkt mit Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure und einem Hydantoinring-bildenden Mittel umgesetzt. Das Hydantoinring-bi'ldende Mittel stellt ein basisches Material dar, das •störenden Einfluß auf Acrolein hätte und dessen Polymerisation verursachen würde; in unerwarteter Weise kann jedoch die Hydantoinringbildungsreaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens trotz des basischen Reaktionssystems glatt ablaufen, ohne

en

daß Nebenreaktion/ wie die Polymerisation von Acrolein eintreten.

Um die spezifische Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nachzuweisen, wurde ein Vergleichsversuch in folgender Weise durchgeführt:'Acrolein und Cyanwasserstoffsäure wurden in Abwesenheit von Methylmercaptan mit Ammoniumcarbonat umgesetzt. Dabei wurde die Polymerisation von Acrolein eingeleitet, so daß gezeigt wurde, daß Acrolein unter diesen Bedingungen nicht stabil vorliegen kann. Es ist daher überraschend, daß die Reaktion der Addition von Methylmercaptan und Cyanwasserstoffsäure an Acrolein und die Hydantoinringbildungsreaktion unter Verwendung eines Hydantoinring-bildenden Mittels, das ein Ammoniak oder

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Ammonium abgebendes Mittel darstellt, und eines Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mittels, ohne das Auftreten von Nebenreaktionen durchgeführt werden können und daß dabei das gewünschte Produkt in hoher Ausbeute erhalten wird.

Das als-Einsatzmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Acrolein kann nach dem Reinigen durch Destillation oder in Form einer Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel verwendest werden. Um die Vinylpolymerisation von Acrolein völlig zu verhindern, ist es erfindungsgemäß wünschenswert, eine geringe Menge eines Stabilisators dem Reaktionssystem zuzusetzen. Dieser Stabilisator kann ein allgemein, verwendeter Inhibitor für die Vinylpolymerisation sein. -Zu Beispielen für geeignete Stabilisatoren gehören Phenolverbindungen, wie Hydrochinon, Methoxyhydrochinon, Resorcin, Bisphenol A und Naphthochinon, aromatische Amine, wie Naphthylamin, p-Phenylendiamin, N-Phenyl-ß-naphthylamin und iTjF'-Diphenyl-p-phenylendiamin, sowie Kupferpulver. Der Stabilisator kann allgemein in einer Menge von 1 Gewichtsprozent oder weniger^ bezogen auf das Gewicht des Acroleins, verwendet werden.

Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwendende Methylmercaptan kann in Gasform oder in flüssiger Form vorliegen. Die Menge des zu verwendenden Methylmercaptans kann dem Acrolein äquivalent sein; vorzugsweise wird jedoch ein gewisser Überschuß angewendet.

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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Menge an Gyanwasserstoffsäure kann im allgemeinen ein Moläquivalent oder mehr, bezogen auf Acrolein, betragen. Durch Verwendung von mehr als zwei Mol der Säure auf 1 Mol Acrolein wird jedoch eine Ifebenreaktion verursacht,, welche die Ausbeute des gewünschten Produkts vermindert. Anstelle von Cyanwasserstoff säure können bestimmte, zum Abgeben von Cyanidionen befähigte Substanzen verwendet werden; in diesem Pail werden jedoch häufig Nebenreaktionen verursacht.

Zu. geeigneten Hydantoinring-bildenden Reagenzien, und zwar den Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mitteln, gehören gasförmiges Ammoniak, flüssiges Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Ammöniumbromid, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumacetat, Ammoniumcyanid, Ammoniumcarbamat, Ammoniumhydrogencarbenat und dergleichen. Zu den entsprechenden Kohlensäure oder Carbonat abgebenden Mitteln gehören gasförmiges Kohlendioxyd, feste Kohlensäure, Ammoniumcarbonat, Ammoniumcarbamat, Ammoniumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat und dergleichen. Wie daraus ersichtlich ist, kann als Ammoniak oder Ammonium abgebendes Mittel die, gleiche Substanz verwendet werden, wie als Kohlensäure oder Carbonat abgebendes Mittel. Die zu verwendende Menge dieser Substanz ist nicht kritisch, es kann jedoch gewöhnlich eine solche Menge verwendet werden, wie sie bei einer konventionellen Hydantoinringbildungsreaktion eingesetzt wird, beispielsweise 1 bis 4 Moläquivalente, vorzugsweise 1.5 bis 3 Moläquivalente, bezogen auf Acrolein.

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Bei der Durchführung der ersten Stufe in dem erfindungsgemäßen Verfahren, der gleichzeitigen Additionsreaktion und Hydantoinringbildungsreaktion, kann die Umsetzung in geeigneter Weise in Gegenwart eines Reaktionsmediums durchgeführt werden, das aus Wasser, einem organischen Lösungsmittel oder einem wässrigen organischen Lösungsmittel "besteht. Selbst in Abwesenheit eines solchen Reaktionsmediums kann die Reaktion theoretisch ablaufen, ist jedoch praktisch ungünstig, weil das gewünschte Produkt in niederer Ausbeute erzielt wird. Als organische Lösungsmittel "können" alle organischen Lösungsmittel verwendet werden, die sich während der Reaktion nicht zersetzen und inert gegenüber der Reaktion sind. Zu Beispielen für diese organischen Lösungsmittel gehören übliche Lösungsmittel, wie Alkohole, Alkoholäther, Nitrile, Nitroalkane, Amide, Amine, Äther, Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe und dergleichen. Besonders bevorzugt werden niedere aliphatische Alkohole, niedere aliphatische Nitrile, Nitroalkane, Alkoholäther, Dialkylsulfoxyde, Dialkylformamide, Dialkylacetamide, Hexaalkylphosphoramide, cyclische Amine und dergleichen, weil sie zu günstigen Ergebnissen führen. Anschauliche Beispiele für diese bevorzugten Lösungsmittel sind Methanol, Äthanol, Isopropanol, n-Propanol, tert.-Butanol, n-Butanol, Äthylenglykol, Acetonitril, Propionitril, Malonitril, Succinnitril, Äthylenglykol-monomethyläther, Nitromethan, Nitroäthan, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethyl= sulfoxyd, Hexamethylphosphoramid, Pyridin und dergleichen Wenn Wasser als Reaktionsmedium verwendet wird, so wird die

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Lösungsgeschwindigkeit von Acrolein und Methylmercaptan in dem Reaktionsmedium vermindert, wodurch die Reaktionsrate erniedrigt wird. Wenn jedoch die Reaktion während einer ausreichenden Dauer vorgenommen wird, kann auch "bei Verwendung von'Wasser die voll annehmbare Ausbeute erreicht werden. Andererseits wird "bei Verwendung eines wässrig organischen Lösungsmittels, das heißt, einem Gemisch aus organischem Lösungsmittel und Wasser, keine Verminderung der Lösungsgeschwin-. digkeit der Reaktanten in dem Lösungsmittel .und keine Verminderung der Reaktionsrate "beobachtet, selbst wenn die Reaktanten in hoher Konzentration eingesetzt werden. Das Verhältnis von Wasser zu einem organischen Lösungsmittel kann in Abhängigkeit von den Zufuhrungsbedingungen der Reaktanten und den Reaktionsbedingungen in geeigneter Weise gewählt werden.

Die Reaktion dieser Stufe wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 30° C bis etwa 200° C und im Hinblick auf die Reaktionsrate, die Selektivität der Reaktion und andere Faktoren vorzugsweise bei etwa 40 bis 150° C durchgeführt. Die Reaktionsdauer in dieser Stufe ist nicht kritisch, die Reaktion kann jedoch gewöhnlich in etwa 0.5 bis 3 Stunden beendet sein. ·

Bei der Durchführung werden in der beschriebenen Weise Acrolein, Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure, ein Ammoniak oder Ammonium abgebendes Mittel und ein Kohlensäure oder Carbonat abgebendes Mittel in Gegenwart eines Reaktionsmediums bei einer

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Temperatur von 30 C bis 200 G umgesetzt, um die Additionsreaktion von Methylmercaptan und Cyanwasserstoffsäure an Acrolein gleichzeitig mit einer HydantoinringlDildungsreaktion durchzuführen. Das so als Zwischenprodukt erhaltene Hydantoinderivat wird danach der zweiten Verfahrensstufe, der Hydrolyse, unterworfen. Es ist wünschenswert, vor der Durchführung der Hydrolyse zuerst das Reaktionsmedium oder das Lösungsmittel von dem Reaktionsgemisch, welches das Hydantoinderivat als Zwischenprodukt enthält, abzudestillier'en.

Der HydrölyseVorgang kann nach der üblicherweise zur Hydro-" lyse von Hydantoin verwendeten Methode durchgeführt werden. Die Hydrolyse umfaßt beispielsweise das Erwärmen in Gegenwart einer geeigneten Base oder Säure. Zu geeigneten Beispielen für Basen gehören Alkalimetallhydroxyde, beispielseise Natrium- oder Kaliumhydroxyd, Erdalkalimetallhydroxyde, beispielsweise Calcium- oder Bariumhydroxyd, Alkalimetallcarbonate, beispielsweise Natrium- oder Kaliumcarbonat und dergleichen. Geeignete Beispiele für Säuren umfassen anor-

ganische Säuren, beispielsweise Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, und organische Säuren, beispielsweise Essigsäure oder Propionsäure.

Nach Beendigung der zweiten Stufe in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das gewünschte Produkt, DL-Methionin, in einfacher Weise in i?orm reiner Kristalle aus dem Reaktionsgemisch gewonnen werden. Dies kann durch Isolieren und Reinigen nach einer konventionellen Methode erfolgen, beispielsweise

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durch Behandeln mit einem geeigneten Ionenaustauscherharz oder durch Neutralisation.

Nachstehend werden einige beispielhafte Vorteile, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von DL-Methionin gegenüber "bekannten Methoden erzielt v/erden, zusammengefaßt.

(1) Es ist keine gesonderte Stufe der Additionsreaktion von Methylmercaptan an Acrolein erforderlich; die Additionsreaktion· von Methylm-erc-aptan und Cyanwasserstoffsäure an Acrolein und die Hydantoinringbildungsreaktion können in einer einzigen Stufe durchgeführt werden, ohne daß Verluste durch Polymerisation von Acrolein eintreten. Auf diese Weise wird das Verfahren sehr einfach gestaltet.

(2) Da Acrolein instabil ist, sind bei einem konventionellen Verfahren, bei dem die Additionsreaktion von Methylmercaptan an Acrolein getrennt durchgeführt wird, eine überschüssige Menge an Methylmercaptan und ein Katalysator erforderlich. Erfindungsgemäß kann dagegen der Anteil an Methylmercaptan praktisch ein Äquivalent, bezogen auf Acrolein, betragen und es ist kein Katalysator erforderlich.

(3) Die Reaktion der Addition von Methylmercaptan an Acrolein wird bei dem bekannten Verfahren notwendigerweise unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt; bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sie jedoch in zufriedenstellender V/eise in Gegenwart von Wasser vorgenommen werden.

(4) Erfindungsgemäß wird das Endprodukt in besonders hoher

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Ausbeute, "bezogen auf Acrolein, und in hoher Reinheit erzielt (Gehalt an DL-Methionin von 99 bis 99.5 #).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele vollständiger verdeutlicht. Diese Beispiele sollen jedoch nur der Veranschaulichung dienen; die Erfindung soll nicht darauf "beschränkt sein.

Beispiel 1

56 g Acrolein mit einem Gehalt an 0.1 Gewichtsprozent N-Phenylß-naphthylamin, 48 g Methylmercaptan, 27 g Cyanwasserstoffsäure und 240 g Ammoniumcarbonat wurden gemeinsam mit 1000 ml Methanol in einen Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 2 1 gegeben, wobei äußere Kühlung angewendet wurde. Das erzielte Gemisch wurde 1.5 Stunden unter Rühren auf 80° C erhitzt. Nach vollständiger Durchführung der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck konzentriert und danach wurden dem erhaltenen braunen Peststoff 600 ml 3n NaOH zugesetzt. Das erzielte Gemisch wurde durch 1.5-stündiges Erhitzen auf 160° C hydrolysiert. Das Reaktionsgemisch wurde durch ein Ionenaustauscherharz (Amberlite-200 ) geleitet, das danach mit einer 5 $-igen wässrigen Ammoniaklösung eluiert wurde. Das so erzielte Eluat wurde mit Aktivkohle behandelt und danach konzentriert. Durch Umkristallisieren aus Wasser wurden 134 g DL-Methionin in Form von Kristallen erhalten.

Beispiel 2 In einen Autoklaven mit einem Passungsvermögen von 300 ml

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wurden 5.6 g Acrolein mit einem Gehalt an 0.1 Gewichtsprozent Hydrochinon, 5.6 ml Methylmercaptan, 3.2 g Cyanwasserstoffsäure und 24 g Ammoniumbicarbonat gemeinsam mit 200 ml Sauerstoff-freiem Wasser gegeben. Nach dem Verdrängen der Atmosphäre in dem Autoklaven durch gasförmigen Stickstoff wurde das Gemisch 1.5 Stunden unter Rühren auf 80° C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde unter vermindertem Druck konzentriert, wobei ein Teil des Lösungsmittels und der unumgesetzt gebliebenen Reaktanten abdestilliert wurden. Dem Rückstand wurden 100 ml 2n NaOH- zugegeben und .dann wurde mit Wasser' auf 200 ml verdünnt.. Das erhaltene Gemisch wurde 1.5 Stunden auf 160° C erhitzt. Das Reaktionsprodukt wurde dann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgearbeitet, wobei 12.0 g DL-Methionin erhalten wurden.

Beispiel 3

In der nachstehend beschriebenen Weise wurde eine Reihe von Reaktionen durchgeführt, bei denen zahlreiche verschiedene organische Lösungsmittel eingesetzt wurden.

In einen Druckreaktor aus rostfreiem Stahl mit einem Passungsvermögen von 100 ml wurden 2.24 g Acrolein mit einem Gehalt an 0.1 Gewichtsprozent Methoxyhydrochinon und 9.5 g Ammoniumbicarbonat gemeinsam mit 40 ml eines nachstehend angegebenen organischen Lösungsmittels eingeführt. Der Reaktor wurde durch äußere Kühlung mit Trockeneis-Methanol auf -30° C abgekühlt. Getrennt davon wurden 2.0 g kaltes flüssiges Methylmercaptan aus einer Bombe in den Reaktor eingeleitet. Außerdem wurden 1.1 g flüssige Cyanwasserstoffsäure in den Reaktor eingeführt.

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Dann "wurde der Reaktor dicht verschlossen und zwei Stunden in einem orbad bei 70 C geschüttelt. Danach wurden das Lö- · sungsmittel'und die unumgesetzt gebliebenen Reaktanten aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Zu dem Rückstand wurden 40 ml 2n'NaOH gegeben und das Gemisch wurde während 1.5 Stunden bei 160° 0 hydrolysiert. Das Reaktionsprodukt wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt, wobei DL-Methionin in der nachstehend genannten Ausbeute (bezogen auf Acrolein) erhalten wurde.

Organisches Lösungsmittel ' Ausbeute an DL-Methionin

Methanol .89.2

Äthanol 88.5

Äthylenglyköl 80.6

Acetonitril 86.5

Dimethylformamid 85.5

Tetrahydrofuran 75.6

Dimethylsulfoxyd 82.1

Chloroform 76.2

Benzol ' ' 74.8

Aceton 73.0 Ä'thylenglykol-

monomethylather 76.3

Beispiel 4

Eine Reihe der in Beispiel 3 beschriebenen Versuche wurde

wiederholt, mit der Ausnahme, daß als Reaktionsmedium

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oder Lösungsmittel ein Gemisch aus Wasser und Methanol verwendet wurde. Die dabei erzielten Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt..

Methanol (ml)	•	Wasser (ml)	Ausbeute an DL-Methionin (%)	5
40	Ö	86.5
30	10	84.0
20	20	83.5
10 .	30 ■	82.3
0	40	81.1·
Beispiel

In einen Druckreaktor mit einem Fassungsvermögen von 100 ml wurden 2.24 g Acrolein mit einem Gehalt an 0.1 Gewichtsprozent Naphthylamin, 2.0 g Methylmercaptan, 1.1 g Cyanwasserstof£säure und 3 Moläquivalente eines nachstehend angegebenen Hydantoinring-bildenden Mittels gemeinsam mit Methanol eingeführt. Die Reaktion wurde dann in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt.-

Hydantoinring-bildendes Mittel Ausbeute an DL-Methionin

Ammoniumcarbonat 88.1

Ammoniumbicarbonat 88.8

Ammoniumcarbamat 85.6

flüssiges Ammoniak
festes Kohlend!«
Ammoniumchlorid

209808/1924 _ ₁₈ _

(festes Kohlendioxyd ^86#5

Ammoniumchlorid

( 83 1

^Natriumcarbonat

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Beispiel 6

Eine Reihe der in Beispiel 3 beschriebenen Versuche wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß Methanol als Lösungsmittel verwendet wurde. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur der Hydantoinringschlußreaktion und der Ausbeute an Dl-Methionin ist in der nachstehenden Zusammenfassung angegeben.

Temperatur der Hydantoinring- Ausbeute an Dl-Methionin Schlußreaktion (⁰O) (%) ■

60 85.1.

80 88.2

100 . 87.9

120 84.5

150 77.1

Beispiel 7

Es wurden besonders geeignete Reagenzien für die Hydrolyse untersucht. Als Rohmaterial zur Durchführung der Hydrolysereaktion wurde 1/10 der Menge der konzentrierten festen Substanz verwendet, die unter den Bedingungen der in Beispiel 1 beschriebenen Hydantoinringschlußreaktion erhalten wurde. Zu dem rohen Einsatzmaterial für die Reaktion wurden getrennt 3 Moläquivalente Natriumhydroxyd, Bariumhydroxyd und Calciumhydroxyd zugegeben. Es wurden 150 ml Wasser zugesetzt und danach wurde das Gemisch in einem Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 300 ml während 3 Stunden bei 160° C der Hydrolyse

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unterworfen. Das mit Natriumhydroxyd erhaltene Reaktionsgemisch wurde mit dem Ionenaustauscherharz Am"berlite-200 "behandelt. In den Versuchen, in denen zur Hydrolyse Bariumhydroxyd oder Calciumhydroxyd verwendet wurde, wurden das Barium oder Calcium durch Einleiten von gasförmigem Kohlendioxyd entfernt. Als Ergebnis dieser Umsetzung wurde gereinigtes DL-Methionin erhalten. Die erzielten Ausbeuten werden nachstehend gezeigt.

Hydrolysierendes Reagens Ausbeute an Methionin

' ' (bezogen auf Acrolein, $>)

Na triumhydroxyd 89.1

Bariumhydroxyd 88.1

Calciumhydroxyd 88.6

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Claims (14)

1. 2H0506

   Patentansprüche

   /1.yverfahren zum Herstellen von OI-Methionin durch Addition von Methylmercaptan und Cyanwasserstoffsäure an Acrolein, Ringschluß zu Methylmercaptoäthylhydantoin und anschließende Hydrolyse des Hydantoinderivats zu DL-Methionin, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Umsetzen von Acrolein mit Methylmercaptan, Cyanwasserstoffsäure, einem Ammoniak oder Ammonium abgebenden Mittel und einem Kohlensäure oder einem Carbonat abgebenden Mittel in . j Gegenwar-i eines Lösungsmittels gleichzeitig die Additiorisreakti'on und die Hydantoin-Ringschlußreaktion durchführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur von 30 bis 200° C durchführt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ammoniak oder Ammonium abgebendes Mittel gasförmiges Ammoniak, flüssiges Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbrom'id, Ammoriiumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumacetat, Ammoniumcyanid, Ammoniumcarbamat oder Ammoniumhydrogencarbonat verwendet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlensäure oder Carbonat abgebendes Mittel gasförmiges Kohlendioxyd, feste Kohlensäure, Ammoniumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbamat oder Natriumcarbonat verwendet.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ammoniak oder Ammonium abgebendes Mittel und als Kohlensäure oder Carbonat abgebendes Mittel die gleiche Verbindung verwendet.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ,. daß man als Lösungsmittel V/asser, ein unter den Reaktionsbedingungen beständiges und inertes organisches Lösungsmittel oder ein wässriges organisches

   "Lösungsmittel Verwendet. ' ·
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß man als Lösungsmittel niedere aliphatische Alkohole, niedere aliphatische Nitrile, Nitroalkane, Alkoholäther, Dialkylsulfoxyde, Dialkylformamide, Dialkylacetamide, Hexaalkylphosphoramide und/oder cyclische Amine verwendet.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich.net, daß man Methylmercaptan in einer Menge verwendet, die der Menge des eingesetzten Acroleins äquivalent ist oder einen geringen Überschuß über diese Menge darstellt.
9. 9. Verfahren-nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man die Cyanwasserstoffsäure in einer Menge von 1 bis 2 Mol pro Mol Acrolein einsetzt.

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   ti
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ammoniak oder Ammonium abgebende Mittel in einer Menge von mindestens 1 Moläquivalent, "bezogen auf Acrolein, einsetzt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, da·durch gekennzeichnet, daß man das Kohlensäure oder Carbonat abgebende Mittel in einer Menge von mindestens 1 Moläquivalent, bezogen· auf Acrolein, einsetzt.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch ge-' kennzeichnet , daß man als organisches Lösungsmittel Methanol, Äthanol, Isopropanql, n-Propanol, tert.-Butanol, n-Butanol, Äthylenglykol, Acetonitril, Propionitril, Malonitril, Succinnitril, Äthylenglykolmonomethyläther, Nitromethan, Nitroäthan, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, DimethyIsulfoxyd, Hexamethylphosphoramid oder Pyridin verwendet.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man dem verwendeten Acrolein einen Inhibitor der Vinylpolymerisation zusetzt.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inhibitor der Vinylpolymerisation ein Phenol, ein aromatisches Amin oder Kupferpulver verwendet.

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