JP7402174B2 - メチオニンとそのヒドロキシアナログのメチルエステルの脱メチル化 - Google Patents

メチオニンとそのヒドロキシアナログのメチルエステルの脱メチル化 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は、メチオニン（Ｍｅ－ＭＥＴ）またはメチオニンヒドロキシアナログ（Ｍｅ－ＭＨＡ）のいずれかのメチルエステルを、メタンチオール（ＭｅＳＨ）の産生を引き起こしながら、それを硫化水素アニオン（ＨＳ－）と反応させることによって、それぞれの対応するカルボン酸（メチオニン、ＭＥＴ／メチオニンヒドロキシアナログ、ＭＨＡ）のアニオンに変換する方法に関する。さらに、メタンチオール（ＭｅＳＨ）の製造中にメチルビニルグリコール酸（ＭＶＧ）またはＭＶＧ（ＭＶＧ－ＡＡ）のアミノアナログをＭｅＳＨと反応させ、続いて硫化水素アニオン（ＨＳ－）と反応させることによりＭｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡを対応するカルボン酸（ＭＥＴ／ＭＨＡ）のアニオンに変換するメチルビニルグリコール酸（ＭＶＧ）またはＭＶＧ（ＭＶＧ－ＡＡ）のアミノアナログを変換する方法に関し、製造したＭｅＳＨを回収し、それを反応の第一工程で試薬として使用する方法を考察した。
背景
動物栄養では飼料添加物の需要が大きい。特に、糖質などの持続可能な原料から作られた飼料添加物の需要がある。アミノ酸のメチオニン（ＭＥＴ）とそのα－ヒドロキシアナログ（ＭＨＡ）は、動物飼料中の添加物として広く使用されている。飼料添加物として有用であるためには、アミノ酸またはそのα－ヒドロキシアナログを製造するための低コストプロセスが必要である。既知のプロセスには、発酵および化学合成の種々のプロセスが含まれる。
ＷＯ２０１６／１７４２３１では、ＭＨＡおよびそのエステルの製造のための化学触媒プロセスが開示されている。それは、硫黄および溶媒を含む化合物の存在下で、１つ以上の糖を金属ケイ酸塩材料と接触させることを含む。本方法で使用するのに好ましい硫黄化合物はメタンチオールであり、好ましい溶媒はメタノールである。メタンチオールおよびメタノールを用いるとき、得られる生成物はメチオニンヒドロキシアナログ（Ｍｅ－ＭＨＡ）のメチルエステルである。
ＷＯ９８３２７３５では、ＭＶＧのヒドロチオール化によるＭｅ－ＭＨＡの生成プロセスが開示されている。それは、適切なラジカル開始剤の存在下で、メチル２－ヒドロキシブト－３－エノアート（ＭＶＧ）とメタンチオールとを接触させることからなる。ＭＶＧ基質は、例えば、ＭＶＧの製造のための化学触媒プロセスが開示されるＵＳ２０１０１２１０９６に記載されているように、持続可能な原料から製造することができる。それは、溶媒の存在下で１つ以上の糖をメタロケイ酸塩材料と接触させることを含む。メタノールを溶媒として用いるとき、得られる生成物はメチル２－ヒドロキシブト－３－エノエート（ＭＶＧ）である。
メタンチオール（メチルメルカプタンとしても知られる）は有用な化学物質である。しかし、極めて可燃性が高く、非常に毒性が強く、環境に危険であると分類される。したがって、メタンチオールの取扱いには高度の予防策」が必要である。
ＷＯ２０１６／１７４２３１ ＷＯ９８３２７３５ ＵＳ２０１０１２１０９６
メチオニンヒドロキシアナログのメチルエステルは、動物用飼料添加物として直接使用されていないのが現状である。最終産物が動物栄養の分野内での工業的応用に適しているためには、メチルエステル基を除去することが望ましい。また、有毒・有害化学物質の取扱いの必要性を減らすことが望ましい。したがって、エステル基を除去するための低コスト、環境に優しく、工業的に適用可能なプロセスが必要である。
発明の概要
メチルエステルを対応するカルボン酸に変換する１つの明らかな方法は、酸性またはアルカリ性の水性条件下で、通常熱を加えて直接加水分解する方法であろう。このような変換のために一般的に使用される試薬は、アルカリ加水分解のための水酸化ナトリウムまたは酸性加水分解のための硫酸をそれぞれ含むが、広範囲の酸および塩基が使用され得る。試薬は安価であり、メチルエステル基質が酸／塩基、水および／または熱に対して感受性がない場合には反応は信頼性が高い。アルキルまたはベンジルチオラートの使用、ヨードトリメチルシランの使用、およびとりわけ無水トリフルオロ酢酸の使用のような、脱エステル化の他の方法も公知である。
本発明者らは、驚くべきことに、硫化水素アニオンによるメチルエステルＭｅ－ＭＥＴおよびＭｅ－ＭＨＡの脱メチル化が、等モル量のメタンチオールと共に対応するカルボン酸塩の高い収率をもたらし、この手順が、動物飼料添加物として適切なメチオニン生成物を製造するための優れた候補となり、同時に、有用な補助生成物として化学メタンチオールを生成することを見出した。
本発明の態様によれば、次式（ＩＩ）
－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒが－ＯＨまたは－ＮＨ２である）：
の脱メチル化生成物を製造するための方法が提供され：
当該方法は、次式（Ｉ）
ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）
（ここで、Ｒは、上記と同じ意味を有し）、
のメチルエステルを硫化水素アニオンと反応させる脱メチル化工程を含み、
メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る。
本方法は非常に良好な性能を示す。カルボキシラートの収率は非常に高く、さらにＭｅＳＨを形成する。ＭｅＳＨを副産物として形成することにはいくつかの利点がある。ＭｅＳＨは揮発性であるため、反応混合物から容易に分離して高純度のメチオニン生成物を得ることができる。さらに、ＭｅＳＨは貴重な化学物質であり、使用または販売されることがある。本発明の実施形態によれば、ＭｅＳＨは回収される。本発明の別の実施形態によれば、ＭｅＳＨは回収され、ヒドロチオール化工程で使用される。
ＭｅＳＨの１つの用途は、ＭＶＧ、またはＭＶＧのアミノアナログ（ＭＶＧ－ＡＡ）を、ＭｅＳＨと反応させることによって、メチオニンヒドロキシアナログのメチルエステル（Ｍｅ－ＭＨＡ）またはメチオニンのメチルエステル（Ｍｅ－ＭＥＴ）に変換することである。ＭｅＳＨはこの変換に好適な硫黄源である。しかし、非常に揮発性で有害であるため、問題となる原料でもある。その後、メチオニンハイドロキシアナログ（Ｍｅ－ＭＨＡ）のメチルエステル、およびメチオニン（Ｍｅ－ＭＥＴ）のメチルエステルは続いて脱エステル化することができる。
本発明の態様によれば、次式（ＩＩ）
－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ２であり）、
の脱メチル化生成物を製造するための方法が提供され：
当該方法は、
ａ１）
ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ２ （ＩＩＩ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）：
の式の化合物をメタンチオールと反応させ、次式（Ｉ）
ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）：
のメチルエステル生成物を得るヒドロチオール化工程：
ｂ）式（Ｉ）のメチルエステル生成物を硫化水素アニオンと反応させてメタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程
を含む。
以前の利点に加えて、この方法は、脱メチル化工程で得られたＭｅＳＨがヒドロチオール化工程（ａ１）で使用されることができるという更なる利点を有する。工程ａ１）の反応物ＭＶＧ／ＭＶＧ－ＡＡおよびメタンチオール並びに工程ａ１）の生成物Ｍｅ－ＭＨＡ／Ｍｅ－ＭＥＴの各々の化学量論的関係は１：１：１であり、したがって、工程ｂ）の反応物である硫化水素アニオンおよびＭｅ－ＭＨＡ／Ｍｅ－ＭＥＴ並びに工程ｂ）の生成物ＭＨＡ／ＭＥＴおよびメタンチオールの化学量論的関係も１：１：１：１であることから、ヒドロチオール化工程（ａ１）で使用されるＭｅＳＨの量は、脱メチル化工程（ｂ）で生成されるＭｅＳＨの量に多かれ少なかれ等しい。しかし、実際には、追加のＭｅＳＨで補う必要があるかもしれない。ヒドロチオール化工程では、適切な触媒またはラジカル開始剤を使用することができる。ヒドロチオール化工程および脱メチル化工程が電池限界内で実施される場合、この有害化学物質の輸送は不要になる可能性がある。この場合、カバーされていないＭｅＳＨをヒドロチオール化工程に直接循環させてもよい。
また、ＭｅＳＨは、糖（グリコールアルデヒドを含む）を、脱エステル化され得るメチオニンヒドロキシアナログ（Ｍｅ－ＭＨＡ）のメチルエステルに変換するメタロケイ酸塩触媒工程で使用されることができる。
本発明の態様によれば、次式（ＩＩ）
－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
（ここでＲは－ＯＨである）
の生成物を製造するための方法が提供され：
当該方法は
ａ２）メタノールおよびメタンチオールの存在下で糖をメタロケイ酸塩材料と接触させて次式（Ｉ）
ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）、
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
のメチルエステル生成物を得るメタロケイ酸塩触媒工程：
ｂ）式（Ｉ）のメチルエステルと溶媒和硫化水素アニオンとを反応させ、メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程
を含む。
以前の利点に加えて、この方法は、脱メチル化工程で生成したＭｅＳＨがメタロ－ケイ酸塩触媒工程で使用されることができるという更なる利点を有する。
一般に、脱メチル化工程は脱メチル化反応ゾーンで行われる。一般に、ヒドロチオール化工程はヒドロチオール化反応ゾーンで行われる。一般に、メタロケイ酸塩触媒工程はメタロケイ酸塩触媒反応ゾーンで行われる。有利には、脱メチル化反応ゾーンで生成されたＭｅＳＨは、メタロケイ酸塩触媒反応ゾーンまたはヒドロチオール化反応ゾーンに再循環され得る。本発明の実施形態によれば、脱メチル化反応ゾーンから回収されたメタンチオールは、ヒドロチオール化反応ゾーン（ａ１）またはメタロケイ酸塩触媒反応ゾーン（ａ２）に再循環される。このことは、両工程を連続工程として実施する場合に特に有利である。
脱メチル化生成物は、カルボン酸またはそのカルボン酸塩の形態の脱メチル化工程の後に回収することができる。
ヒドロチオール化工程と脱メチル化工程を組み合わせて、単一のプロセス工程にすることができる。
本発明の態様によれば、次式（ＩＩ）
－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ２であり）：
の脱メチル化生成物を製造する工程が提供される：
当該方法は、
ｃ）メタンチオールと硫化水素アニオンの存在下で、次式（ＩＩＩ）
ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ２ （ＩＩＩ）
（ここで、Ｒは前記と同義である）
の化合物を反応させ、（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る統合された工程を含む。
これまでの利点に加えて、統合された工程は、脱メチル化工程とヒドロチオール化工程の両方を１つのポットに組み合わせ、式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を生成するというさらなる利点を有する。さらに、本発明のこの態様では、脱メチル化工程で生成されたメタンチオールは、ヒドロチオール化工程で消費され、それによって、メタンチオールを回収および輸送（再循環など）する必要性が回避される。
Figure 0007402174000001
本発明の文脈では、上図の個々の工程は、以下と示される：
工程ａ１は、ヒドロチオール化工程と示される。
工程ａ２は、メタロケイ酸塩触媒工程と示される。
工程ｂは脱メチル化工程と示される。
工程ｃは統合工程（統合された工程）と示される。
発明の詳細な説明
定義
本発明の文脈では、以下の用語を使用する：
Figure 0007402174000002
 用語「メチオニン生成物」は、ＭＥＴ、ＭＨＡおよびその塩（Ｘ－ＭＥＴまたはＸ－ＭＨＡ）のいずれかを意味する。
「回収する」という用語は、製品を回収すること、または製品をその後の工程に導くこと、またはそれを前の工程に再循環させることのいずれかを意味する。
用語「収率」は、本文脈においては、反応混合物に添加される反応物質のモル当たりに形成される生成物のモル（例えば、最初に存在する化合物（Ｉ）のモル当たりに形成される化合物（ＩＩ）のモル）を示すことを意味する。
用語「反応物」および「基質」は、問題の反応（例えば、脱メチル化またはヒドロチオール化）に供給される（未反応の）化合物を指すために相互に使用される。
「変換」という用語は、本文中では、反応した基質のモル分画を意味することを意味する。
用語「連続条件」または「連続工程」とは、基質の連続供給および生成物の連続回収を伴う真に連続的な工程条件（流体床反応器または充填床反応器におけるように、任意に、過剰な第二化合物の供給流または反応器入口へのリサイクルを伴う）を意味するが、反応ゾーンに少量を繰り返し供給し、反応ゾーンから生成物の少量を繰り返し回収するといった半連続的な工程条件を示すことも意味する。
本明細書では、「反応ゾーン」とは、反応が起こる領域を意味する。特定の実施形態において、反応ゾーンは、化学反応器の壁によって定義され得る。連続反応器では、反応ゾーンは反応器壁と入口および出口によって定義され得る。反応ゾーンは、反応器内に含まれる反応混合物によって定義することができる。
「反応混合物」とは、反応ゾーンに存在する混合物を意味し、これには、未反応化合物および形成された生成物、ならびに存在するあらゆる触媒、副生成物または溶媒または希釈剤が含まれる。
特に記載のない場合、Ｒ基は－ＯＨまたは－ＮＨ２である。
「硫化水素アニオン」とは、水酸化物アニオンの硫黄アナログであるアニオンＨＳ－を意味する。全体的な電荷中性が維持されるように硫化水素アニオンが存在する場合には常に対イオンも存在するものである。
脱メチル化工程
本発明の利点は、他の反応生成物が液体または固相であるので、周囲反応条件下で、副生成物ＭｅＳＨが揮発性であり、脱メチル化反応混合物から容易に回収され得ることである。これは、ガスで反応混合物をストリッピング（除去）して溶存ガス状のメタンチオールを排し、それを凝縮させることによってガスからメタンチオールを集めることによって達成できる。ストリッピングに適したガスには、Ｎ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ（ストリーム）、ＣＨ３ＯＨ（メタナルストリーム）、ＣＯ２およびＨ２がある。代わりに、メタンチオールは、ガス状のメタンチオールが放出されるように圧力を下げ、それを凝縮または液体に圧縮して集めることによって回収することができる。任意に、収集されたメタンチオールは、さらなる使用の前に硫化水素および他のガス汚染物を除去するために、例えば蒸留によって精製され得る。
硫化水素アニオン
本発明の一実施形態によれば、硫化水素アニオンは、硫化水素金属塩などの硫化水素塩の形態で提供される。本発明の実施形態では、硫化水素塩は金属塩であり、金属はアルカリ金属または土類アルカリ金属である。アニオンは、式ＸＳＨ（Ｘ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）の塩または式Ｘ（ＳＨ）２（ここでＸ＝Ｃａ、Ｍｇ）の塩を反応物の１つに溶解するか、脱メチル化溶媒などの溶媒に溶解して溶媒和硫化水素アニオンを得ることによって形成することができる。本発明の実施態様において、硫化水素金属塩は、ＬｉＳＨ、ＮａＳＨ、ＫＳＨ、Ｃａ（ＳＨ）２、Ｍｇ（ＳＨ）２またはこれらの組合せからなる群から選択される。当該方法の好ましい実施形態では、硫化水素アニオン源は、これらの硫化水素アニオン源のより低い価格、より良い利用性および取扱いの容易さのために、ＮａＳＨまたはＫＳＨである。
あるいは、硫化水素アニオンは、これには限定されないが、ＮａＯＨまたはＫＯＨのような適当な塩基の存在下で、脱メチル化反応ゾーンにおいて、その場で硫化水素Ｈ２Ｓを反応させることによって形成され得る。
本発明の一実施形態では、硫化水素アニオンを提供する上記の２つの方法を組み合わせて、脱メチル化反応混合物に硫化水素塩を添加し、脱メチル化反応混合物を通して硫化水素をバブリングすることができる。
たとえば、硫化水素ナトリウム（ＮａＳＨ）が溶媒和されているとき、溶媒和されたイオンはＨＳ－とＮａ＋である。また、硫化水素（Ｈ２Ｓ）とＮａＯＨなどの塩基とを反応させることにより、硫化水素アニオンを生成することもできる。この場合、硫化水素アニオンは塩の直接溶媒和ではなく、溶解したＨ２ＳとＨＯ－の間の酸－塩基反応によって生成し、ＨＳ－とＨ２Ｏを生成する。多くの溶媒中の硫化水素アニオンの両性の性質のため、３種のＨ２Ｓ、ＨＳ－およびＳ２－は、異なった相対量で反応混合物中に同時に存在するであろう。この相対分布は、脱メチル化反応混合物に酸または塩基を加えることによって修正することができる。したがって、「硫化水素アニオン」という用語は、Ｈ２Ｓ、ＨＳ－およびＳ２－の混合物であって、ＨＳ－が液中の３種の１％以上を構成するものを指すことも意味する。
脱メチル化生成物
脱メチル化生成物は主にイオン型の脱メチル化反応混合物中に存在するであろう。本発明の実施態様において、得られた脱メチル化生成物は、カルボン酸（ＭＥＴまたはＭＨＡ）またはカルボン酸塩（Ｘ－ＭＥＴまたはＸ－ＭＨＡ）の形態で回収される。脱メチル化反応混合物から、結晶化および使用された反応混合物からの塩の分離によって回収することができる。脱メチル化生成物を回収する他の選択肢としては、クロマトグラフィー、電気透析、酸性化、蒸留および抽出が挙げられる。
脱メチル化反応混合物
本発明の一実施形態によれば、脱メチル化反応は、脱メチル化溶媒中で行われる。このような実施形態では、反応混合物は、未反応の硫化水素アニオン、式（Ｉ）の未反応のメチルエステル化合物、あらゆる脱メチル化生成物および形成されたメタンチオールおよび溶媒を含む。好ましい溶媒は極性溶媒である。極性溶媒とは、これに限定されるものではないが、例えば、ＤＭＳＯ、ジメチルホルムアミド、ＨＭＰＡ、アセトニトリル、アセトン、エタノール、メタノール、水またはそれらの混合物のような、１５を超える誘電率を有する組成物を意味する。極性またはわずかな極性の溶媒を用いる利点は、試薬、特にイオン性化合物の溶解度が極性溶媒で高いことである。脱メチル化反応ゾーンでは、脱メチル化反応混合物は、硫化水素塩の溶媒和（または解離）型に有利な極性をもつ環境を提供するはずである。
本発明の実施形態では、脱メチル化工程は、１５～１００の範囲の誘電定数を有する極性溶媒の存在下で実施される。
本発明の実施態様において、溶媒は、ＤＭＳＯ、ジメチルホルムアミド、ＨＭＰＡ、アセトニトリル、アセトン、エタノール、メタノール、水、またはこれらの混合物からなる群から選択される。
本発明の別の実施形態によれば、当該方法は、いかなる溶媒も存在せずに実施される。特に、脱メチル化反応混合物は、硫化水素アニオン源および式（Ｉ）のメチルエステルを含む。溶媒を省略する利点は、反応後に溶媒を除去する必要性を減少させることである。さらに、この方法をはるかに高い濃度で実行することができる。
本発明の実施形態では、脱メチル化工程は、０℃～２００℃の範囲の温度、例えば３０℃～１００℃または４０～７０℃の範囲の温度で実施される。
本発明の実施形態では、脱メチル化工程は、実質的に酸素のない大気中で、好ましくは０．００００１ｂａｒ（１Ｐａ）～０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）の範囲の酸素分圧で実施される。酸素フリープロセス（酸素不含工程）の利点は、生成したメタンチオールの酸化が還元または回避されることである。
本発明の実施形態によれば、脱メチル化工程は、０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）～１０ｂａｒ（１０００ｋＰａ）の範囲の圧力で実施される。
本発明の実施形態によれば、式（Ｉ）のメチルエステルに対する硫化水素アニオンの初期モル比は、初期反応混合物において１：１００～１００：１の範囲にある。これは、硫化水素アニオンと反応を開始する前の式（Ｉ）のメチルエステルとのモル比として理解されるべきである。工程を連続流として実施する場合、初期濃度とは混合供給流中の濃度を示すことを意味する。
本発明の実施形態によれば、脱メチル化反応ゾーンから回収されたメタンチオールの全てまたは一部は、ヒドロチオール化反応ゾーンまたはメタロケイ酸塩触媒反応ゾーンに再循環される。前述のように、ストリッピング、凝縮および／または圧縮によって分離することができる。
ヒドロチオール化工程
メタンチオールによるＭＶＧのフリーラジカルハイドロチオール化については、ＷＯ９８３２７３５Ａ１に記載されている。それは、適当なラジカル開始剤の存在下で、メチル２－ヒドロキシ－ブト（ｂｕｔ）－３－エノアート（ＭＶＧ）とメタンチオールとを接触させることからなる。ＭＶＧ基質は、ＵＳ２０１０１２１０９６ＡＡに従って糖から製造することができる。記載された手順は、溶媒の存在下で、スクロース、フルクトース、グルコースまたはグリコールアルデヒドのような１つ以上の糖をメタロケイ酸と接触させることを含む。
ＷＯ２０１６／１７４２３１に詳述されているように、単一のメタロ－ケイ酸塩触媒工程で２つの工程を組み合わせることができる。要約すると、糖、例えば、スクロース、キシロース、マンノース、タガトース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、糖シロップ、トレオース、エリスロース、エリスロース、ジヒドロキシアセトン、グリセルアルデヒドまたはグリコールアルデヒドを、溶媒の存在下でメタロケイ酸塩材料と接触させる。一実施形態においては、メタロケイ酸塩中の金属は、スズ、チタン、ジルコニウムおよびハフニウム、またはそれらの混合物からなる群から選択される。一実施形態においては、ケイ酸塩材料はβ－ゼオライト構造を有する。一実施形態では、溶媒はメタノールであり、場合によっては０．１～１０％の水である。反応はＭｅＳＨ存在下で行われ、Ｍｅ－ＭＨＡを形成する。
糖からのＭＶＧの生成とそれに続くＭＶＧのＭｅ－ＭＨＡへのヒドロチオール化は、１つの反応ゾーンで生じてもよいし、２つの工程は別々の反応ゾーンで行われるてもよい。溶媒は、ヒドロチオール化工程の前に除去してもよい。
連続的な工程
本発明による方法は、連続フロー工程またはバッチ工程として実施することができる。本文では、連続的なフロー工程は、長期間にわたって起こる反応または工程として理解されるべきであり、反応物は、溶媒中の反応チャンバーを通して連続的に供給される。連続フロープロセスの利点は大量生産に適している点である。
本発明の実施形態によれば、脱メチル化工程はバッチ法または供給バッチ法として実施される。一実施形態では、脱メチル化反応を実施するのに適した条件下で、Ｍｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡを反応ゾーン内の硫化水素アニオン源と接触させる。反応物は、十分な脱メチル化が達成されるまで反応ゾーンに保持される。脱メチル化工程は、Ｍｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡに対する硫化水素アニオンの比、反応温度、溶媒／無溶媒、反応時間、ｐＨ、圧力、空気などの様々な異なる反応パラメータ下で行うことができる。
本発明の実施形態によれば、脱メチル化工程は連続工程として実施され、式（Ｉ）のメチルエステルおよび硫化水素アニオンは脱メチル化反応ゾーンに連続的に供給される；脱メチル化反応ゾーンで形成されたメタンチオールおよび脱メチル化生成物は、脱メチル化反応ゾーンから連続的に回収される。
Ｍｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡは、脱メチル化反応ゾーンの硫化水素アニオン源と接触させることができる。これは、Ｍｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡを含む供給流と硫化アニオンまたは硫化水素源を含む供給流を脱メチル化反応ゾーンに連続的に供給し、所望の反応条件で反応ゾーンの反応混合物を反応させ、脱メチル化反応ゾーンから脱メチル化生成物流を連続的に回収することによって行うことができる。脱メチル化工程は、Ｍｅ－ＭＥＴまたはＭｅ－ＭＨＡに対する硫化水素アニオンの比、反応温度、溶媒／無溶媒、反応時間、ｐＨ、圧力等の様々な異なる反応パラメータ下で行うことができる。脱メチル化生成物流は、反応ゾーンに入る流量（ｋｇ／ｈｒ）と同様の流量（生成物流の合計は供給流の合計に等しい）で反応ゾーンを出ている。
本発明の一実施形態によれば、脱メチル化生成物流からメタンチオールを回収することができる。これは、ガスで反応混合物をストリッピング（除去）して溶存ガス状のメタンチオールを排し、それを凝縮させることによってガスからメタンチオールを集めることによって達成できる。ストリッピングに適したガスには、Ｎ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ（流）、ＣＨ３ＯＨ（メタノール蒸気）、ＣＯ２またはＨ２がある。代わりに、メタンチオールは、ガス状のメタンチオールが放出されるように圧力を下げ、それを凝縮または液体に圧縮して集めることによって回収することができる。任意に、収集されたメタンチオールは、さらなる使用の前に硫化水素および他のガス汚染物を除去するために、例えば蒸留によって精製され得る。
本発明の実施形態によれば、脱メチル化反応生成物（ＮａＳＨが硫化水素アニオン源として使用された場合のＮａ－ＭＥＴまたはＮａ－ＭＨＡ）は、メタンチオール枯渇脱メチル化生成物流から、結晶化およびメタンチオール枯渇脱メチル化生成物流からの塩の分離によって、メタンチオール枯渇脱メチル化生成物流から回収することができる。脱メチル化生成物を回収する他の選択肢としては、クロマトグラフィー、電気透析、酸性化、蒸留および抽出が挙げられる。
本発明の実施形態によれば、ヒドロチオール化工程は連続工程として実施され、式（ＩＩＩ）の化合物およびメタンチオールは１つ以上の供給流においてヒドロチオール化反応ゾーンに供給される；ヒドロチオール化反応ゾーンで形成された式（Ｉ）のメチルエステル生成物は、脱メチル化生成物流中で生成物が回収される式（ＩＩ）の脱メチル化生成物への変換のために脱メチル化反応ゾーンに導かれるヒドロチオール化生成物流中の反応ゾーンから回収される。
動物飼料添加物
本発明のメチオニン製品は、動物飼料添加物として、また、そのような食品添加物として有用である。任意に、脱メチル化生成物を、例えば、硫酸を用いて酸性化して、酸型に変換するか（Ｘ－ＭＥＴまたはＸ－ＭＨＡをそれぞれＭＥＴまたはＭＨＡ）、またはそれをイオン交換して、Ｃａ（ＭＥＴ）２またはＣａ（ＭＨＡ）２のような、飼料用途により望ましい塩に変換することができる。
両方の使用のために、それらは、動物飼料または食品組成物を形成するために、キャリア物質、炭水化物、アジュバント、アンチケーキング剤、抗酸化剤、および／または界面活性剤などの１以上の動物飼料またはヒト食品成分と混合され得る。添加剤または組成物は、当該技術分野で公知のように、溶液、懸濁液、ペレット、粉末などに配合することができる。
本発明は以下の項目を含む；
［項目１］
次式（ＩＩ）：
－ ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ ２ である）
の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
次式（Ｉ）：
ＣＨ ３ －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （Ｉ）
（ここで、Ｒは、上記と同じ意味を有する）
のメチルエステルを硫化水素アニオンと反応させ、メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程を含む前記方法。
［項目２］
脱メチル化工程において形成されたメタンチオールを回収する工程を含む、項目１に記載の方法。
［項目３］
回収されたメタンチオールがヒドロチオール化工程で使用される、項目２に記載の方法。
［項目４］
次式（ＩＩ）：
－ ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ ２ である）
の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
ａ１）次式（ＩＩＩ）：
ＣＨ ３ －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ ２ （ＩＩＩ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
の化合物をメタンチオールと反応させ、次式（Ｉ）：
ＣＨ ３ －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （Ｉ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
のメチルエステルを得るヒドロチオール化工程、および
ｂ）式（Ｉ）のメチルエステルを硫化水素アニオンと反応させてメタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程、
を含む前記方法。
［項目５］
次式（ＩＩ）：
－ ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （ＩＩ）
（ここでＲは－ＯＨである）
の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
ａ２）メタノールおよびメタンチオールの存在下で糖をメタロケイ酸塩材料と接触させて、次式（Ｉ）：
ＣＨ ３ －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （Ｉ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
のメチルエステル生成物を得るメタロケイ酸塩触媒工程、および次いで
ｂ）式（Ｉ）のメチルエステルと硫化水素アニオンとを反応させ、メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程、
を含む前記方法。
［項目６］
脱メチル化工程が脱メチル化反応ゾーンで実施される、項目１～５のいずれか一項に記載の方法。
［項目７］
ヒドロチオール化工程がヒドロチオール化反応ゾーンで実施される、項目３または４のいずれか一項に記載の方法。
［項目８］
メタロケイ酸塩触媒工程がメタロケイ酸塩触媒ゾーンで実施される、項目５に記載の方法。
［項目９］
硫化水素アニオンが硫化水素塩の形態で提供される、項目１～８のいずれか一項に記載の方法。
［項目１０］
金属硫化水素化合物が、ＬｉＳＨ、ＮａＳＨ、ＫＳＨ、Ｃａ（ＳＨ） ２ 、Ｍｇ（ＳＨ） ２ ；またはそれらの組合せからなる群より選択される、項目９に記載の方法。
［項目１１］
カルボン酸またはカルボン酸塩の形態で形成された脱メチル化生成物を回収することを含む、項目１～１０のいずれか一項に記載の方法。
［項目１２］
脱メチル化工程が、１５～１００の範囲の誘電率を有する脱メチル化溶媒の存在下で実施される、項目１～１１のいずれか一項に記載の方法。
［項目１３］
脱メチル化溶媒が、ＤＭＳＯ、ジメチルホルムアミド、ＨＭＰＡ、アセトニトリル、アセトン、エタノール、メタノールまたは水；またはそれらの混合物からなる群より選択される、項目１２に記載の方法。
［項目１４］
脱メチル化工程が、０℃～２００℃の範囲の温度、好ましくは３０℃～１００℃の温度で実施される、項目１～１３のいずれか一項に記載の方法。
［項目１５］
脱メチル化工程が、０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）未満の酸素分圧、好ましくは０．００００１ｂａｒ（１Ｐａ）～０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）の範囲で実施される、項目１～１４のいずれか一項に記載の方法。
［項目１６］
脱メチル化工程が、０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）～１０ｂａｒ（１０００ｋＰａ）の範囲の圧力で実施される、項目１～１５のいずれか一項に記載の方法。
［項目１７］
式（Ｉ）のメチルエステルに対する硫化水素アニオンの初期モル比が、１：１００～１００：１の範囲にある、項目１～１６のいずれか一項に記載の方法。
［項目１８］
ヒドロチオール化反応ゾーンおよび／またはメタロケイ酸塩触媒ゾーンにおいて、脱メチル化反応ゾーンから回収されたメタンチオールの全てまたは一部を使用することを含む、項目２～１７のいずれか一項に記載の方法。
［項目１９］
脱メチル化反応ゾーンから全てまたは一部の未反応の硫化水素アニオンを回収することを含む、項目１～１８のいずれか一項に記載の方法。
［項目２０］
脱メチル化反応ゾーンから式（Ｉ）の未反応メチルエステルの全てまたは一部を回収することを含む、項目１～１９のいずれか一項に記載の方法。
［項目２１］
脱メチル化工程がバッチ法または供給バッチ法として実施される、項目１～２０のいずれか一項に記載の方法。
［項目２２］
脱メチル化工程が連続工程として実施され、式（Ｉ）のメチルエステルと硫化水素アニオンが脱メチル化反応ゾーンに供給され；脱メチル化反応ゾーンで形成されたメタンチオールと脱メチル化生成物を脱メチル化反応ゾーンから回収する、項目１～２０のいずれか１項に記載の方法。
［項目２３］
ヒドロチオール化工程が連続工程として実施され、式（ＩＩＩ）の化合物およびメタンチオールがヒドロチオール化反応ゾーンに供給され；ヒドロチオール化反応ゾーンで形成された式（Ｉ）のメチルエステルが、ヒドロチオール化反応ゾーンから脱メチル化反応ゾーンに導かれる流れ中に回収される、項目２～２２のいずれか一項に記載の方法。
［項目２４］
カルボン酸塩がイオン交換工程にさらされる、項目１～２３のいずれか一項に記載の方法。
［項目２５］
溶媒がヒドロチオール化工程またはメタロケイ酸塩触媒工程において使用され、溶媒の一部または全てを除去する工程が、ヒドロチオール化工程またはメタロケイ酸塩触媒工程と脱メチル化工程との間で実施される、項目３～２４のいずれか一項に記載の方法。
［項目２６］
次式（ＩＩ）：
－ ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ ２ －ＣＨ ２ －Ｓ－ＣＨ ３ （ＩＩ）
（ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ ２ である）
の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
ｃ）メタンチオールと硫化水素アニオンの存在下で、次式（ＩＩＩ）：
ＣＨ ３ －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ ２ （ＩＩＩ）
（ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
の化合物を反応させ、式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る統合された工程を含む前記方法。
例
Ｓｃｈｌｅｎｋフラスコに硫化水素ナトリウム一水和物と磁性スターラーバーを入れた。フラスコを排気し、窒素で３回パージして酸素を除去した。
溶媒ＤＭＳＯ中のＭｅ－ＭＨＡ（式（Ｉ）のメチルエステル生成物、Ｒ＝－ＯＨ）の溶液を、シリンジを介してフラスコに添加した。フラスコを油浴中に下げ、反応混合物を窒素雰囲気下、所望の温度で２４時間撹拌した。
反応前後の溶液のＧＣ分析により、２４時間後に２－ヒドロキシ－４－メチルチオ－ブタン酸メチルの１００％までの変換を示した。ＧＣＭＳにより、メタンチールの形成を確認した。ＮＭＲ分析により、２‐ヒドロキシ‐４‐メチルチオ‐ブタン酸の存在を最大９３％の収率で確認した。
温度を室温から５０℃に上昇させると、カルボン酸ナトリウム生成物に対する選択性が著しく増加することが明らかである。
Figure 0007402174000003

Claims (26)

  1. 次式（ＩＩ）：
    －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
    （ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ２である）
    の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
    次式（Ｉ）：
    ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）
    （ここで、Ｒは、上記と同じ意味を有する）
    のメチルエステルを硫化水素アニオンと反応させ、メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程を含む前記方法。
  2. 脱メチル化工程において形成されたメタンチオールを回収する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 回収されたメタンチオールがヒドロチオール化工程で使用される、請求項２に記載の方法。
  4. 次式（ＩＩ）：
    －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
    （ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ２である）
    の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
    ａ１）次式（ＩＩＩ）：
    ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ２ （ＩＩＩ）
    （ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
    の化合物をメタンチオールと反応させ、次式（Ｉ）：
    ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）
    （ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
    のメチルエステルを得るヒドロチオール化工程、および
    ｂ）式（Ｉ）のメチルエステルを硫化水素アニオンと反応させてメタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程、
    を含む前記方法。
  5. 次式（ＩＩ）：
    －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
    （ここでＲは－ＯＨである）
    の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
    ａ２）メタノールおよびメタンチオールの存在下で糖をメタロケイ酸塩材料と接触させて、次式（Ｉ）：
    ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （Ｉ）
    （ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
    のメチルエステル生成物を得るメタロケイ酸塩触媒工程、および次いで
    ｂ）式（Ｉ）のメチルエステルと硫化水素アニオンとを反応させ、メタンチオールおよび式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る脱メチル化工程、
    を含む前記方法。
  6. 脱メチル化工程が脱メチル化反応ゾーンで実施される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. ヒドロチオール化工程がヒドロチオール化反応ゾーンで実施される、請求項３または４のいずれか一項に記載の方法。
  8. メタロケイ酸塩触媒工程がメタロケイ酸塩触媒ゾーンで実施される、請求項５に記載の方法。
  9. 硫化水素アニオンが硫化水素塩の形態で提供される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 硫化水素塩が、ＬｉＳＨ、ＮａＳＨ、ＫＳＨ、Ｃａ（ＳＨ）２、Ｍｇ（ＳＨ）２；またはそれらの組合せからなる群より選択される、請求項９に記載の方法。
  11. カルボン酸またはカルボン酸塩の形態で形成された脱メチル化生成物を回収することを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 脱メチル化工程が、１５～１００の範囲の誘電率を有する脱メチル化溶媒の存在下で実施される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 脱メチル化溶媒が、ＤＭＳＯ、ジメチルホルムアミド、ＨＭＰＡ、アセトニトリル、アセトン、エタノール、メタノールまたは水；またはそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１２に記載の方法。
  14. 脱メチル化工程が、０℃～２００℃の範囲の温度で実施される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 脱メチル化工程が、０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）未満の酸素分圧で実施される、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 脱メチル化工程が、０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）～１０ｂａｒ（１０００ｋＰａ）の範囲の圧力で実施される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 式（Ｉ）のメチルエステルに対する硫化水素アニオンの初期モル比が、１：１００～１００：１の範囲にある、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. ヒドロチオール化反応ゾーンおよび／またはメタロケイ酸塩触媒ゾーンにおいて、脱メチル化反応ゾーンから回収されたメタンチオールの全てまたは一部を使用することを含む、請求項２～１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 脱メチル化反応ゾーンから全てまたは一部の未反応の硫化水素アニオンを回収することを含む、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 脱メチル化反応ゾーンから式（Ｉ）の未反応メチルエステルの全てまたは一部を回収することを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 脱メチル化工程がバッチ法または供給バッチ法として実施される、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 脱メチル化工程が連続工程として実施され、式（Ｉ）のメチルエステルと硫化水素アニオンが脱メチル化反応ゾーンに供給され；脱メチル化反応ゾーンで形成されたメタンチオールと脱メチル化生成物を脱メチル化反応ゾーンから回収する、請求項１～２０のいずれか１項に記載の方法。
  23. ヒドロチオール化工程が連続工程として実施され、式（ＩＩＩ）の化合物およびメタンチオールがヒドロチオール化反応ゾーンに供給され；ヒドロチオール化反応ゾーンで形成された式（Ｉ）のメチルエステルが、ヒドロチオール化反応ゾーンから脱メチル化反応ゾーンに導かれる流れ中に回収される、請求項２～２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. カルボン酸塩がイオン交換工程にさらされる、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法。
  25. 溶媒がヒドロチオール化工程またはメタロケイ酸塩触媒工程において使用され、溶媒の一部または全てを除去する工程が、ヒドロチオール化工程またはメタロケイ酸塩触媒工程と脱メチル化工程との間で実施される、請求項３～２４のいずれか一項に記載の方法。
  26. 次式（ＩＩ）：
    －ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ２－ＣＨ２－Ｓ－ＣＨ３ （ＩＩ）
    （ここで、Ｒは－ＯＨまたは－ＮＨ２である）
    の脱メチル化生成物を製造する方法であって、
    ｃ）メタンチオールと硫化水素アニオンの存在下で、次式（ＩＩＩ）：
    ＣＨ３－ＯＣＯ－ＣＨＲ－ＣＨ＝ＣＨ２ （ＩＩＩ）
    （ここで、Ｒは上記と同じ意味を有する）
    の化合物を反応させ、式（ＩＩ）の脱メチル化生成物を得る統合された工程を含む前記方法。
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