JP2002520310A - ヒドロキシメチルチオ酪酸の製造方法 - Google Patents
ヒドロキシメチルチオ酪酸の製造方法Info
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Abstract
Description
詳細には本発明は2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルの加水分解方
法に関する。
ニンの類似体として使用することが知られている。この物質は商標名Rhodi
met AT 88(登録商標)又はAlimet(登録商標)で市販されてい
る。
ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸を製造することは公知である。加水分解は塩酸
又は硫酸等の無機酸により実施され、酵素加水分解により実施することもできる
。
ロキシ−4−メチルチオ酪酸に加水分解することは英国特許第915193号か
ら公知である。同特許は2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルを希硫
酸で連続加水分解し、得られた有機酸をエーテル抽出により回収することを記載
している。撹拌機付き反応器で加水分解を連続的に実施するため、同特許に記載
されている方法は原料ニトリルを完全に加水分解できず、動物に望ましくない誘
導体を与える危険がある。
−4−メチルチオブチロニトリルを2段階で硫酸加水分解した後、加水分解媒体
を非水混和性溶媒で抽出することも公知である。2段階法は、第1段階で濃度5
0〜70重量%の硫酸を25〜65℃の温度で使用する。2−ヒドロキシ−4−
メチルチオブチロニトリルを30〜60分間導入し、ニトリルを対応するアミド
に30〜90分間加水分解する。次に、70〜120℃の温度で後期加水分解段
階により2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを2−ヒドロキシ−4−
メチルチオ酪酸に変換する。最終加水分解段階は濃度30〜50重量%の酸を使
用して実施する。実際に、この濃度は水を加えることにより得られる。これらの
条件下で2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドは60〜180分間で2
−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸に変換される。ニトリルを酸に変換するため
に、ニトリルに対する硫酸のモル比は1〜1.1である。
チオブチロニトリルを2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルに対して
0.5〜2のモル比の硫酸で加水分解し、硫酸20〜50重量%を含む反応混合
物を形成する方法を記載している。混合物を撹拌下の反応器で50℃の最高温度
に30〜60分間維持する。第2反応段階は約5〜6時間60〜140℃の温度
に加熱した第2の反応器で実施する。
載している。硫酸と2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルの好適比は
反応開始時で1.15〜1.25、反応が定常状態にあるときには0.9〜1.
2、より好ましくは0.95〜1.05である。この比を変動させるために多数
の実施例が行われている。比が0.88未満である全実施例は2−ヒドロキシ−
4−メチルチオブチロニトリルの変換率が95%未満であり、工業的利用にはか
なり不十分である。結論として、同特許出願では1.0〜1.2の硫酸対ニトリ
ル比を使用しなければならない。
0〜1.2モルの量の硫酸を使用すると硫酸導入量に比例する量の硫酸アンモニ
ウムが反応後に残るという欠点がある。このような多量の硫酸塩は産業廃棄物と
いう重大な問題を引き起こし、益々解決が困難になっている。更に、強酸性媒体
は熱すると非常に腐食性になるため、外添材の使用が必要になる。反応上の観点
では0.5の比で十分であると思われるが、使用条件下では現在まで化学的に無
効であることが分かっている。従って、ニトリルに対する硫酸モル比を上記特許
出願で有効であると思われる限界である0.88よりも下げることは不可能であ
ると思われた。
硫酸のモル比を0.6〜0.88にすると2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチ
ロニトリルを優れた収率で2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸に加水分解でき
ることが判明した。0.7〜0.85のモル比を使用することが好ましい。
チルチオブチロアミドへの加水分解反応である第1段階はこの反応を実施するた
めに十分な量の水の存在下に非常に高濃度の硫酸媒体中で実施することが好まし
い。この反応の速度は水の量に反比例する。例えば、2−ヒドロキシ−4−メチ
ルチオブチロニトリル1モル当たり少なくとも1モルの量の水が必要であり、1
〜3.0のモル量の水が好ましい。水と2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロ
ニトリルを1〜2.5のモル比で使用するとより好ましい。
チロアミドから2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸に引き続き加水分解するの
を著しく抑制できる。例えば、この第1段階時には2−ヒドロキシ−4−メチル
チオ酪酸生成を5%以下、好ましくは2重量%未満に抑えることが好ましい。こ
の第1段階時には2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミド濃度を>95重
量%、好ましくは>98重量%にすることも好ましい。この第1段階時に使用す
る操作条件は2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸を生成しない範囲内で選択し
、例えば温度60℃未満、特に0℃〜50℃で操作することが好ましい。反応は
連続反応器系で15分間〜2時間の滞留時間で連続的に実施することが好ましい
。反応圧は0.01〜3バールの範囲で選択することが好ましい。
キシ−4−メチルチオ酪酸への加水分解であり、第1段階で消費されなかった残
留量の硫酸の存在下で且つ反応媒体中の相分離を避ける補充量の水の存在下に実
施する。この段階は少なくとも28重量%の水の存在下に実施することが好まし
い。反応条件については、90〜130℃の温度で操作することが好ましい。ま
た、0.5〜5バールの圧力下で操作することが好ましい。圧力を大気圧よりも
下げると、例えばジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィド及びメチルメルカ
プタン型の悪臭のある微量の軽質ガスを除去することができる。酸を僅かに過剰
にすると共に酸性の硫酸アンモニウムを共存させる結果、この温度で媒体の腐食
能を著しく抑制できる。
−メチルチオブチロニトリル溶液を導入するか又は2−ヒドロキシ−4−メチル
チオブチロニトリル水溶液を蒸発させる。後者のように操作する場合即ち2−ヒ
ドロキシ−4−メチルチオブチロニトリル水溶液に含まれる水分を蒸発させる場
合には、第1段階で蒸発させた水分を第2段階にリサイクルすると有利である。
チルチオブチロニトリル溶液を出発原料とし、後続段階系列に従って操作する。
第1の工業的実施方法によると、含水率が20重量%未満の濃厚2−ヒドロキシ
−4−メチルチオブチロニトリル溶液と濃H2SO4を使用する。
重量%の濃硫酸を装置に供給し、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリ
ルを水和する。こうして2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを含む溶
液を得る。この溶液に水を加え、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミド
の加水分解中に酸性硫酸アンモニウムが沈殿しないようにする。加水分解後に得
られる溶液は2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸を含む。2−ヒドロキシ−4
−メチルチオ酪酸をこの溶液から回収する。
続的に実施する場合には、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルの水
和に使用する装置は特に反応により生じた熱量を除去するように機能する外部再
循環ループをもつ第1の撹拌機付き反応器を利用できる。2−ヒドロキシ−4−
メチルチオブチロニトリルの水和は好ましくは第1の反応器に連続して配置した
1個以上の撹拌機又はピストン付き反応器で完了することができる。こうして2
−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを含む溶液が得られる。
解時に酸性硫酸アンモニウムが沈殿しないようにする。2−ヒドロキシ−4−メ
チルチオブチロアミドの加水分解に使用する装置は特に第1の撹拌機付き反応器
を利用できる。2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドの加水分解は第1
の加水分解反応器に連続して配置した1個以上の撹拌機又はピストン付き反応器
で工業的実施スキームに従って完了することができる。
る。
装置に供給し、反応体により導入された水の一部を除去し、第1の実施方法につ
いて記載した条件下におき、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルを
水和する。こうして2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを含む溶液を
得る。水、特に先に除去した水をこの溶液に加えた後、2−ヒドロキシ−4−メ
チルチオブチロアミドを加水分解する。加水分解後に得られる溶液は2−ヒドロ
キシ−4−メチルチオ酪酸を含んでいる。この溶液から2−ヒドロキシ−4−メ
チルチオ酪酸を回収する。
続的に実施する場合には、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルの水
和に使用する装置は低圧下で作動する第1の撹拌機付き反応器を利用できる。反
応により生じた熱量は濃厚2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリル溶液
を出発原料とする本発明の第1の実施方法の条件に対して過剰の水分を蒸発させ
るために利用される。上述のように方法を完了することができる。
が上がると2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドの加水分解は加速する
。媒体の沸点よりも高くするためには、この段階を加圧下に実施することができ
る。
57号に記載されているように処理する。即ち、米国特許第4912257号は
加水分解段階後の段階として、中和段階とそれに続いて2相分離後、2相を夫々
濾過段階と結晶段階により乾燥する段階を記載している。最終濃度調整は水を加
えて行われる。
後、得られた生成物の茶色着色の出現を減らすように所定量の水の存在下に前記
溶媒を蒸発させている。溶媒は特にメチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、メチルt−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルカーボネー
トから選択される。
水分解段階からの媒体にアンモニア型の中和剤を加える。媒体は所望酸と残存塩
類を含む有機相(1)と、主に無機塩類、特に硫酸アンモニウムと微量の有機酸
を含む水相(2)に分離する。2相を蒸発させて水分を除去すると、硫酸アンモ
ニウムが結晶して硫酸アンモニウム含量の低い2−ヒドロキシ−4−メチルチオ
酪酸の有機溶液が得られ、結晶を濾別し、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸
に水を加えて所望商用濃度(88重量%)に調整する。別法では、特にメチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルカーボネート等の難水混和性有
機溶媒を加えて2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸溶液中に存在する無機塩類
を除去する。その後、塩類を含む水相を塩析し、有機相から蒸発により溶媒を除
去し、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の最終溶液に水を加えて商用濃度に
調整する。
。この塩類はそのまま市販できるが、悪臭のある微量の有機誘導体を含有してい
る。2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸を抽出するようにこの水相を処理して
もよい。この抽出はメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びジエチル
カーボネートから選択される難水混和性有機溶媒を加えることにより実施される
。有機誘導体を除去した水相を乾燥し、直接市販可能な無臭無機塩類を単離する
。抽出有機相は例えば2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸相と共にリサイクル
し、塩類含有水相から抽出した量の酸を回収する。
制限するものではない。
備える250ml容ガラス反応器に水中78重量%シアノヒドリン89gと水4
5gのバッチを仕込んだ。こうして水中52重量%シアノヒドリンを得た。
加えた(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を1.2、水/シアノヒドリンモ
ル比を7.11とした)。
TBMとHMTBAの選択性は夫々91%と9%であった。
ており、HMTBMとHMTBAの選択性は夫々0.4%と99.6%であり、
HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量比は1.05であった。
備えるガラス反応器に水中78重量%シアノヒドリン60gと水60gのバッチ
を仕込んだ。
た(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を0.81、水/シアノヒドリンモル
比を44.27とした)。
HMTBAの選択性は夫々64%と36%であった。
か変換されておらず、HMTBMとHMTBAの選択性は夫々2%と98%であ
り、HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量比は0.72であった。
262) 油循環により温度調節した二重ジャケットと、撹拌機と、冷却器と、熱電対を
備える250ml容ガラス反応器に78重量%シアノヒドリン60gのバッチを
仕込んだ。
た(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を0.8、水/シアノヒドリンモル比
を2.29とした)。
BAの選択性は夫々99%と1%であった。
れており、HMTBMとHMTBAの選択性は夫々0.3%と99.7%であり
、HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量比は0.72であった。
備える150ml容ガラス反応器に水中78重量%シアノヒドリン75.5gの
バッチを仕込んだ。
加えた(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を0.69、水/シアノヒドリン
モル比を2.25とした)。
BAの選択性は98%と2%であった。
加水分解した。
択性は2%と98%であった。HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量
比は0.61であった。
圧反応) 油循環により温度調節した二重ジャケットと、撹拌機と、冷却器と、熱電対を
備える250ml容ガラス反応器に水中78重量%シアノヒドリン102.3g
のバッチを仕込んだ。
た(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を0.8、水/シアノヒドリンモル比
を2.28とした)。温度を40℃に15分間維持した。媒体を分析した処、全
シアノヒドリンが変換されていた。主にHMTBMが得られた。
殿の出現が観察された。水10.9gを加えてこの沈殿を再溶解した。
%と94%であった。
%と99.7%であった。HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量比は
0.70であった。
BNとHMTBMの完全変換) 油循環により温度調節した二重ジャケットと、撹拌機と、冷却器と、熱電対を
備える5l容ガラス反応器に水中77重量%シアノヒドリン768gのバッチを
仕込んだ。
えた(従って、硫酸/シアノヒドリンモル比を0.8、水/シアノヒドリンモル
比を2.41とした)。40℃に加熱し、この温度に20分間維持した。媒体を
分析した処、全シアノヒドリンが変換されていた。
であった。HMTBAに対する生成硫酸アンモニウムの重量比は0.70であっ
た。
反応器試験 80%シアノヒドリン163g/hと水62g/hから構成される混合物(5
8重量%HMTBN225g/hに対応)と95%硫酸80g/hを供給した。
比は1.88であり、シアノヒドリン変換率は90%であり、HMTBMとHM
TBAの選択性は98%と2%であった。
媒体を熟成させた。
は99%であり、停止から13分後のシアノヒドリン変換率は100%であった
。HMTBMとHMTBAの選択性は95%と5%であった。HMTBAに対す
る生成硫酸アンモニウムの重量比は0.69であった。
物を1時間沸点110℃にした。媒体を分析した処、HMTBMとHMTBAの
選択性は0.4%と99.6%であった。
応器試験 80%シアノヒドリン165g/hと水57g/hから構成される混合物と9
5%硫酸62g/hを供給した。
ひは1.71であり、シアノヒドリン変換率は80%であり、HMTBMとHM
TBAの選択性は98%と2%であった。
媒体を熟成させた。
は98%であり、停止から20分後のシアノヒドリン変換率は99.5%であっ
た。HMTBMとHMTBAの選択性は95%と5%であった。HMTBAに対
する生成硫酸アンモニウムの重量比は0.52であった。
物を沸点にし、こうして形成されたHMTBMをHMTBAに加水分解してもよ
い。
Claims (14)
- 【請求項1】 2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルの硫酸加水
分解方法であって、2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルに対して0
.6〜0.88モル量の硫酸を使用し、第1段階で2−ヒドロキシ−4−メチル
チオブチロニトリルに対して1〜3のモル比の水の存在下に60℃以下の温度で
2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルを濃硫酸により2−ヒドロキシ
−4−メチルチオブチロアミドに水和し、第2段階で補充量の水の存在下に2−
ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪
酸に加水分解することを特徴とする前記方法。 - 【請求項2】 硫酸と2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリルのモ
ル比が0.7〜0.85であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 第1段階からの媒体が5重量%未満、好ましくは2重量%未
満の2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸を含むことを特徴とする請求項1に記
載の方法。 - 【請求項4】 第1段階からの媒体が95重量%よりも多量、好ましくは9
8重量%よりも多量の2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロアミドを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 第1段階時に2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリ
ルに対する水のモル量が1〜2.5モルであることを特徴とする請求項1に記載
の方法。 - 【請求項6】 第1段階を0〜50℃の温度で実施することを特徴とする請
求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 第1段階を0.01〜3バールの圧力で実施することを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 第2段階時に媒体を均質形態に維持するために十分な量の水
を加えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 第2段階時の水の最小量が反応媒体全体に対して28重量%
であることを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 第2段階を90〜130℃の温度で実施することを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 第2段階を0.5〜5バールの圧力で実施することを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項12】 第1段階で2−ヒドロキシ−4−メチルチオブチロニトリ
ルの濃厚溶液を使用することを特徴とする請求項1又は5に記載の方法。 - 【請求項13】 第1段階中に水分の蒸発により濃縮された2−ヒドロキシ
−4−メチルチオブチロニトリル水溶液を第1段階で使用することを特徴とする
請求項1又は5に記載の方法。 - 【請求項14】 蒸発した水分を第2段階にリサイクルすることを特徴とす
る請求項13に記載の方法。
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