KR20230057371A - 구아니디노 아세트산의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염기의 존재 하에 수성 반응 혼합물에서 시안아미드 및 글라이신을 반응시킴으로써 구아니디노 아세트산을 제조하는 방법으로서, 반응 혼합물 중 암모니아 함량이 20 g/L 미만이도록 제어되고, 반응 혼합물 중 디시안디아미드 함량이 5 중량% 미만으로 유지되는 방법에 관한 것이다.
Description
구아니디노 아세트산 (GAA) 은 동물 사료 첨가제로서 사용되는 무색의 결정질 유기 화합물이다 (WO 2005120246 A1/ US 2011257075 A1). GAA 은 크레아틴의 천연 전구체이다 (예를 들어 Humm et al., Biochem. J. (1997) 322, 771-776). 그러므로, GAA 의 보충은 유기체에서 크레아틴의 최적의 공급을 허용한다.
본 발명은 염기의 존재 하에 수성 반응 혼합물에서 시안아미드를 글라이신과 반응시킴으로써 구아니디노 아세트산 (GAA) 을 제조하는 방법에 관한 것이다.
시안아미드를 글라이신에 첨가함으로써 GAA 을 제조하는 것은 1861 년에 처음으로 기재되었다 (M. Strecker, comptes rendus 1861, 52, 1212; 피인용: Ber. Chem. Ges. (현재: Eur. J. Inorg. Chem.) 1908, 41, 4385). 약알칼리성 수성 암모니아 용액이 반응 매질로 사용되었다. 보다 최근의 문헌은 또한 pH 를 설정하기 위한 염기로서 수산화 나트륨, 용액 또는 탄산 나트륨을 사용하는 반응 조건을 포함한다 (예를 들어, CN 102329250 A 및 CN 101462983 A).
알칼리성 환경 (pH 8-10) 은 시안아미드 및 글라이신으로부터 GAA 을 제조하기 위해 필수적이지만, 그것은 또한 바람직하지 않은 부산물, 특히 디시안디아미드 및 멜라민을 야기할 수 있는 것과 매우 동일한 환경이다.
시안아미드 및 글라이신으로부터 GAA 를 제조하는 두 가지 방법이 이와 관련하여 도전을 수반하는 문헌 (EP3677329A1 및 CN 102329250 A) 에 기재되어 있다:
A) 알칼리성 글라이신 용액에 시안아미드 용액을 첨가 (유가식 (fed batch); 도 1)
B) 생성물 분리 후 글라이신-함유 모액의 연속 재순환과 함께 연속적으로 작동되는 반응 시스템에서 글라이신 및 시안아미드를 첨가 (도 2).
A) 유가식: 특히 반응 시작시에, 설정은 부산물 형성을 억제하는 많은 글라이신 과잉량을 특징으로 한다. 그러나, 제공된 글라이신이 바람직하지 않은 pH 완충 효과를 갖기 때문에, pH 값을 조절하기 위해 다량의 염기가 필요하다. 그러나, 반응 동안, 글라이신이 소모되어 완충 효과가 감소하면, pH 가 너무 높게 상승하고 수율 및 선택성을 악화시킨다. 이러한 바람직하지 않은 효과는 산을 첨가함으로써 방지할 수 있으나, 아직 기술된 적이 없다. 산을 이용하는 pH 제어는 전체적으로 높은 염 형성 속도를 초래한다.
B) 연속적으로 작동되는 반응 시스템: 기술적인 이유로, 연속적인 작동은 반응기에서 오직 적은 과잉량의 글라이신만 갖는 것을 허용하며 (전형적으로: 글라이신: 시안아미드 = 2: 1), 그렇지 않은 경우에는 회로가 너무 커진다. 이는 불량한 선택성을 초래한다. 동시에, 부산물은 사이클을 떠나야 하고, 그렇지 않으면 축적의 위험이 있다. 그러나, 이러한 퍼지 스트림은 또한 많은 양의 글라이신을 제거하며, 이는 이어서 손실된다.
부산물인 디시안디아미드는 멜라민에 비해 유의하게 더 많은 양으로 형성되지만, 멜라민은 국가에 따라 그것의 존재가 ppm 규모로 규제되므로 중요한 성분이다. 세척 단계를 통해 최종 GAA 산물을 정제하는 것이 가능하지만, 많은 노력은 또한 세척수 중 많은 산물 및 원료 손실을 초래한다.
대안적인 GAA 생산 방법이 CN105503659 A 에 의해 개시되며, pH 를 10 으로 조정하기 위해 글라이신의 수성 용액에 액체 암모니아를 첨가하고, 용액을 55℃ 까지 가열하고, 50% 수성 시안아미드 용액을 첨가함으로써 GAA 이 형성된다. 이러한 조건 하에서, 암모니아 함량이 20 g/L 의 역치 아래로 유지된다고 추정될 수 있다. 그러나, CN105503659 A 는 이 반응에서 디시안아미드 함량의 제어에 대해 침묵하고, 이 공정으로 얻어지는 멜라민 불순물의 제어에 대해 어떠한 것도 개시하지 않는다.
그러므로 글라이신 및 시안아미드로부터의 GAA 생산의 경제성을 향상시키는 동시에, 산물의 품질을 높이기 위해, 멜라민의 형성을 방지 또는 유의하게 감소시키는 것이 바람직하다.
이는 멜라민 형성을 촉진하는 반응 조건이 회피되는 글라이신 및 시안아미드로부터 구아니디노 아세트산 (GAA) 을 제조하는 방법에 의해, 특히 염기의 존재 하에 수성 반응 혼합물에서 시안아미드 및 글라이신을 반응시킴으로써 구아니디노 아세트산을 제조하는 방법으로서, 반응 혼합물 중 암모니아 함량이 20 g/L 미만이도록 제어되고, 반응 혼합물 중 디시안디아미드 함량이 5 중량% 미만으로 유지되는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 적합한 염기는 예를 들어 수산화, 중탄산 또는 탄산 칼륨 또는 나트륨이다.
멜라민은 시안아미드로부터, 또는 시안아미드와 디시안디아미드의 반응을 통해 형성될 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 두 반응 모두 통상적으로 매우 높은 온도를 요구하고 (실시예 1 참조), 저온에서의 상당한 멜라민 형성을 설명할 수 없다 (실시예 2 참조). GAA 의 제조에 전형적인 반응 온도는 100 ℃ 미만이므로, 그것의 관찰을 합리화하기 위해서는 또다른 멜라민 형성 상황이 요구된다. 100 ℃ 미만의 수용액에서 멜라민 형성에 항상 시안아미드가 요구된다는 직관적인 추정과 반대로, 본 발명자들은 시안아미드의 부재 하에서의 멜라민 형성을 관찰했다(실시예 3 참조). 실제로, 디시안디아미드 및 암모니아의 존재는 미량의 멜라민의 형성을 또한 촉진한다 (실시예 4 및 5 참조). 이는 본 발명에 따르면, 디시안디아미드 또는 암모니아의 부재가 유의하게 감소된 멜라민 함량으로 GAA 생산을 허용한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면 디시안디아미드의 함량은 pH 값 및 온도에 의존하는 용해도적 미만이어야 한다.
디시안디아미드 형성은 통상적으로 GAA 반응 동안 낮은 글라이신:시안아미드 비, 또는 너무 높은 pH-값에 의해 촉진된다. 기재된 바와 같이, 낮은 글라이신:시안아미드 비는 연속 GAA 공정에서 전형적인 기술적 도전이지만, 너무 높은 pH-값은 유가식 공정의 종료시에 종종 관찰된다. GAA 공정 둘 모두에 적용되는 디시안디아미드 축적의 세번째 사실로서, 모액의 재순환은 실제 디시안디아미드 수준에 강한 영향을 미친다.
GAA 공정 동안 약간의 암모니아 형성이 모든 시간에서 관찰된다. 그러나, 암모니아 형성은 특히 유가식 공정에서 도전이 되는 너무 높은 pH-값에서 고도로 촉진된다. 또다른 공급원으로서, 암모니아는 또한 GAA 공정에서 염기로서 사용될 수 있으며, 이는 많은 양의 이 화학 화합물을 직접 시사한다. 암모니아 함량을 감소시키거나 그것의 형성을 회피하기 위해서, 암모니아는 바람직하게는 염기로서 사용되지 않아야 하고, 반응의 pH-값이 주의 깊게 모니터링되고 10 미만으로 유지되어야 하며, 이는 특히 유가식 공정에 중요하다. 또다른 옵션으로서, 암모니아는 또한 수성 용액으로부터 탈거 (strip off) 될 수 있으며, 이는 두 공정 유형 모두에 작용한다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법에서 암모니아 함량은 하기 조치 중 적어도 하나를 통해 제어될 수 있다
(a)
반응 혼합물로부터 암모니아를 탈거한다. 이는 실험실 규모에서 표면을 확대하는 빠른 교반에 의한 탈거 또는 공업 규모에서 불활성 기체 예를 들어 질소 또는 공기에 의한 탈거를 의미한다.
(b)
pH 값이 pH = 10 을 초과하는 수준으로 상승하는 경우에 유기 또는 무기 산을 첨가한다.
반응 혼합물의 pH 는 전자 pH 미터를 사용하여 또는 pH 인디케이터 종이를 사용하여 측정될 수 있다.
글라이신이 반응 혼합물에 첨가되는 동안 반응 혼합물 중 글라이신: 시안아미드의 몰비가 4 : 1 이상이 되도록 반응 혼합물에 시안아미드 및 글라이신을 연속적으로 첨가함으로써 디시안디아미드 함량이 제어될 수 있다. 이는 글라이신 및 염기를 포함하는 미리 혼합된 수성 용액에 시안아미드 및 글라이신을 동시에 첨가함으로써 시안아미드가 과잉 몰량의 글라이신과 연속적으로 반응되고, 시안아미드 및 글라이신의 동시 첨가의 전체 기간 동안 반응 혼합물 내의 염기 대 글라이신의 몰비가 0.1 내지 0.4 범위 내에서 일정하게 유지되도록 시안아미드 및 글라이신의 동시 첨가 속도가 조정되는 것을 통해 달성될 수 있다.
글라이신이 반응 혼합물에 첨가되는 동안 반응 혼합물 중 글라이신: 시안아미드의 몰비가 4 : 1 이상이 되는 이러한 특정 방법은, 시안아미드가 전체 등몰량의 글라이신과 반응되고, 후속 단계에서 산을 첨가하여 반응 혼합물의 pH 를 약 8 내지 약 10 범위 내에서 유지하면서 글라이신 함유 반응 혼합물에 나머지 몰량의 시안아미드가 글라이신 없이 연속적으로 첨가되는 (전체 등몰량의 시안아미드 및 글라이신을 초래함) 식으로 변형될 수 있다. 이 후속 단계 동안, 이상적으로는, 산을 첨가하여 반응 혼합물의 pH 가 약 8 내지 약 10 범위 내에서 유지된다.
pH 제어를 위해 반응 혼합물에 첨가되는 산은 아황산, 아세트산, 염산, 카르본산, 이산화탄소, 포름산 또는 아인산, 바람직하게는 아세트산 및 아황산 또는 아미노산 글라이신일 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 디시안디아미드 함량은 반응 혼합물로부터 디시안디아미드를 침전시킴으로써 제어될 수 있다. 명백히 참조되는 적합한 침전 방법은 예를 들어 CN 211099033 U 에 개시되어 있다.
하나의 구현예에서 시안아미드에 기초한 GAA 수율은 적어도 15 mol-%, 바람직하게는 적어도 45 mol-%, 더욱 바람직하게는 적어도 60 mol-%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 70 mol-%, 가장 바람직하게는 적어도 90 mol-% 이다.
실험 부분
일반 정보
공급자:
-
글라이신, p.a.: Merck KGaA, Darmstadt (Germany)
-
시안아미드 H2O 중 50%: ABCR GmbH, Karlsruhe (Germany)
-
디시안디아미드: Alfa Aesar as part of Thermo Fischer Scientific, Kandel (Germany)
-
수산화 나트륨: Merck KGaA, Darmstadt (Germany)
-
암모니아 H2O 중 25%: Merck KGaA, Darmstadt (Germany)
디바이스:
-
250 mL - 삼목 플라스크
-
300 mL - 압력 용기
분석:
-
Agilent HPC 를 통한 GAA 분석
o
유도체화: 없음
o
칼럼: Zorbax SB-Phenyl; 칼럼 온도: 30℃
o
200 nm 에서 UV-검출
o
용리제: 1780 g H2O + 68 g 오르토-인산 H2O 중 85 중량%
o
유속: 0.4 mL/분
o
체류 시간: 15.1 분
-
Agilent HPC 를 통한 멜라민 분석
o
유도체화: 없음
o
칼럼: HiChrom Alltima 5μm C18; 칼럼 온도: 20℃
o
210 nm 에서 UV-검출
o
용리제 A: 1780 g H2O + 68 g 오르토-인산 H2O 중 85 중량%
o
용리제 B: 아세토니트릴
o
시간 / 유속 프로그램:
o
체류 시간: 18.0 분
-
반응 혼합물의 pH 는 전자 pH 미터를 사용하여 또는 pH 인디케이터 종이를 사용하여 측정될 수 있다.
실시예 1
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol) 및 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합하고, 후속적으로 교반 하에 4 시간 동안 120℃ 로 가열했다 (현탁액의 pH 값 = 5). 형성된 반응 혼합물의 HPLC 분석에 의해 멜라민 형성을 확인했다.
멜라민 결과: 7.0 mmol
실시예 2
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol) 및 수성 수산화 나트륨 용액 (10 g, 물 중 0.004 중량%, 0.01 mmol, 현탁액의 pH 값 = 9) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합하고, 후속적으로 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열했다. 형성된 반응 혼합물의 HPLC 분석에 의해 멜라민 형성을 확인했다.
멜라민 결과: 0.1 mmol
실시예 3
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol) 및 수성 수산화 나트륨 용액 (10 g, 0.004 중량%, 0.01 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다 (현탁액의 pH 값 = 10). 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열했다. 형성된 반응 혼합물의 HPLC 분석에 의해 멜라민 형성을 확인했다.
멜라민 결과: 5.0 mmol
실시예 4
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol), 물 (45 g), 수산화 나트륨 (0.3 g, 8.5 mmol) 및 수성 암모니아 용액 (5.3 g, 32 중량%, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다 (현탁액의 pH 값 = 11). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가하고, 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열했다. 형성된 반응 혼합물의 HPLC 분석에 의해 멜라민 형성을 확인했다.
멜라민 결과: 4.6 mmol
실시예 5
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol) 및 수성 암모니아 용액 (5.3 g, 32 중량%, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다. 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가하고, 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열했다. 형성된 반응 혼합물의 HPLC 분석에 의해 멜라민 형성을 확인했다.
멜라민 결과: 5.0 mmol
표 1: 실험 1 내지 5 의 요약 - 멜라민 형성에 대한 조건
실시예 6 - 본 발명에 따른 그러나 부가적으로 상승된 디시안디아미드 함량에서 GAA 합성 (밀폐 시스템)
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol), 물 (50 g), 수산화 나트륨 (0.65 g, 16 mmol) 및 글라이신 (7.5 g, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다 (현탁액의 pH 값 = 9.5). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 91%
멜라민 결과: 0.4 mmol
실시예 7 - 본 발명에 따른 그러나 부가적으로 상승된 디시안디아미드 함량에서 GAA 합성 (개방 시스템)
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol), 물 (50 g), 수산화 나트륨 (0.65 g, 16 mmol) 및 글라이신 (7.5 g, 100 mmol) 을 250 mL - 삼목 플라스크에서 혼합했다 (현탁액의 pH 값 = 9.5). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 빠른 교반은 확대된 표면을 초래하며, 이는 암모니아가 반응 혼합물로부터 쉽게 탈출할 수 있다는 것을 의미한다. 암모니아는 냄새의 면에서 기체 상에서 분명히 현저하다.
형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 93%
멜라민 결과: 0.4 mmol
실시예 8 - 높은 디시안디아미드 함량에서 및 높은 pH 값에서 GAA 합성 (밀폐 시스템)
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol), 물 (50 g), 수산화 나트륨 (4.0 g, 100 mmol) 및 글라이신 (7.5 g, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다 (현탁액의 pH = 12). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 44%
멜라민 결과: 9.4 mmol
실시예 9 - 높은 디시안디아미드 함량에서 및 높은 pH 값에서 GAA 합성 (개방 시스템)
디시안디아미드 (8.4 g, 100 mmol), 물 (50 g), 수산화 나트륨 (4.0 g, 100 mmol) 및 글라이신 (7.5 g, 100 mmol) 을 250 mL - 삼목 플라스크에서 혼합했다 (현탁액의 pH = 12). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 37%
멜라민 결과: 4.1 mmol
실시예 10 - 높은 pH 값에서 GAA 합성 (밀폐 시스템)
글라이신 (7.5 g, 100 mmol), 물 (58 g), 및 수산화 나트륨 (4.0 g, 100 mmol) 을 300 mL-압력 용기에서 혼합했다 (현탁액의 pH = 12). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 22%
멜라민 결과: 0.9 mmol
실시예 11 - 높은 pH 값에서 GAA 합성 (개방 시스템)
글라이신 (7.5 g, 100 mmol), 물 (58 g), 및 수산화 나트륨 (4.0 g, 100 mmol) 을 250 mL - 삼목 플라스크에서 혼합했다 (현탁액의 pH = 12). 수성 시안아미드 용액 (8.4 g, 50 중량%, 100 mmol) 을 첨가했다. 반응 혼합물을 교반 하에 4 시간 동안 90℃ 로 가열하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다. 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 멜라민 및 GAA 둘 모두의 형성을 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 17%
멜라민 결과: 0.8 mmol
표 2: 개방 및 밀폐 압력 디바이스에서 4 시간 동안 수행된 GAA 합성
1 "밀폐" 는 형성된 암모니아가 탈출할 수 없는 시스템을 의미한다. 이 시스템은, 폐쇄 시스템은 아니지만 큰 부피로 인해 역시 암모니아가 탈출하기 어려운 실제 생산 플랜트에 해당한다. "개방" 은 암모니아의 탈출이 단순화되므로 암모니아의 "탈거" 가 모방될 수 있는 교반 막대가 있는 개방된 작은 시스템을 의미한다; 2 GAA 수율 [mol-%] 은 시안아미드에 기초한다.
실시예 6 - 11: 일반 적요
실시예 6 및 7 은 본 발명에 따른 조건 하에 수행했으나, 등몰량의 디시안아미드 (100 mmol/ 11 중량%) 를 반응 혼합물에 첨가했다. 이들 실시예는 암모니아가 부재하고, 암모니아-형성 조건이 부재하고 (pH = 9.5), 심지어는 반응 혼합물에 디시안디아미드를 부가적으로 첨가하는 조건 하에서의 반응이 여전히 매우 낮은 멜라민 농도를 초래한다는 것을 보여준다.
실시예 8 및 9: 암모니아가 존재하고, 암모니아-형성 조건이 존재하고 (pH> 10), 반응 혼합물에 디시안디아미드가 존재하는 조건 하에서의 반응은 높은 멜라민 농도를 초래한다.
실시예 10 및 11: 암모니아가 부재하고, 암모니아-형성 조건이 존재하고 (pH> 10), 반응 혼합물에 디시안디아미드가 부재하는 조건 하에서의 반응은 낮은 멜라민 농도를 초래한다.
"밀폐" 는 형성된 암모니아가 탈출할 수 없는 시스템을 의미한다. 이 시스템은, 폐쇄 시스템은 아니지만 큰 부피로 인해 역시 암모니아가 탈출하기 어려운 실제 생산 플랜트에 해당한다. 그러므로, 여기에서 또한 더 높은 암모니아 농도 값이 존재한다.
"개방" 은 암모니아의 탈출이 단순화되므로 암모니아의 "탈거" 가 모방될 수 있는 교반 막대가 있는 개방된 작은 시스템을 의미한다. 이 실험에서, 심지어는 높은 멜라민 함량에 관한 조건 하에서도, 실제로 폐쇄 장비에서보다 더 적은 멜라민이 발견되었다.
실시예 12: 본 발명에 따른 GAA 생산 방법
글라이신 (4.3 ㎏, 57 mol), 물 (11.4 ㎏), 및 수산화 나트륨 (물 중 50 %, 1,5 ㎏, 18.9 mol) 을 혼합했다. 수성 시안아미드 용액 (물 중 50.4 %, 3,4 ㎏, 40.5 mol) 을 178 분 동안 18 mL/분으로 첨가했다. 반응을 교반 하에 5 시간 동안 90 ℃ 에서 수행하여 GAA 로의 반응의 완료를 확실히 했다.
빠른 교반은 확대된 표면을 초래하며, 이는 암모니아가 반응 혼합물로부터 쉽게 탈출할 수 있다는 것을 의미한다. 암모니아는 냄새의 면에서 기체 상에서 분명히 감지할 수 있다.
반응 혼합물의 암모늄 농도를 상업적으로 입수가능한 비색 시험 키트 (Merck, MQUANT® 와 함꼐 사용하기 위한 암모늄 시험) 를 통해 시험했다. 반응 동안 암모니아 농도는 5 g/l 내지 8 g/l 였다.
GAA 및 디시안디아미드 형성을 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 확인했다.
시안아미드에 기초한 GAA 수율: 67%,
디시안디아미드 1.8 중량%
실시예 13: pH 제어 하에 본 발명에 따른 GAA 생산 방법
50 L 반응 디바이스에서, 교반 하에 82℃ 에서 물 (16 ㎏, 용액의 글라이신 함량: 25 중량%) 중 글라이신 (5.8 ㎏, 77 mol, 1.4 당량) 및 수산화 나트륨 (H2O 중 50 중량%, 1.2 ㎏, 15 mol) 의 용액에 시안아미드 (H2O 중 50 중량%, 4.5 ㎏, 54 mol, 1.0 당량, 24 mL/분 178 분 동안) 를 첨가했다. 82℃ 에서 또다른 2 시간 동안 교반 후에 GAA 수율을 30 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 확인했다.
반응 시작시 pH 값: 9, 반응 종료시 pH 값: 10.
GAA 수율: 88% (5.6 ㎏).
디시안디아미드 1.8 중량%
실시예 14: 시안아미드 및 글라이신의 연속적 첨가 및 pH 제어에 의한 본 발명에 따른 GAA 생산 방법
50 L 반응 디바이스에서, 교반 하에 82℃ 에서 물 (3.2 ㎏, 용액의 글라이신 함량: 25 중량%) 중 글라이신 (1.2 ㎏, 15 mol, 0.28 당량) 및 수산화 나트륨 (H2O 중 50 중량%, 0.30 ㎏, 3.8 mol) 의 용액에 시안아미드 (H2O 중 50 중량%, 4.5 ㎏, 54 mol, 1.0 당량, 24 mL/분 178 분 동안) 및 물 (14 ㎏, 30 용액의 글라이신 함량: 25 중량%, 전체로서 107 mL/분 178 분 동안) 중 글라이신 (4.6 ㎏, 62 mol, 1.1 당량) 의 용액 둘 모두를 첨가했다. 82℃ 에서 또다른 2 시간 동안 교반 후에 형성된 현탁액의 HPLC 분석에 의해 GAA 수율을 확인했다. 반응 시작시 pH 값: 9.5, 반응 종료시 pH 값: 8.9
GAA 수율: 89% (5.7 ㎏).
디시안디아미드 3.6 중량%
Claims (6)
- 염기의 존재 하에 수성 반응 혼합물에서 시안아미드 및 글라이신을 반응시킴으로써 구아니디노 아세트산을 제조하는 방법으로서, 반응 혼합물 중 암모니아 함량이 20 g/L 미만이도록 제어되고, 반응 혼합물 중 디시안디아미드 함량이 5 중량% 미만으로 유지되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 암모니아 함량이 하기 조치 중 적어도 하나를 통해 제어되는 방법
(a) 반응 혼합물로부터 암모니아를 탈거한다;
(b) pH 값이 pH = 10 을 초과하는 수준으로 상승하는 경우에 유기 또는 무기 산을 첨가한다. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 글라이신이 반응 혼합물에 첨가되는 동안 반응 혼합물 중 글라이신: 시안아미드의 몰비가 4 : 1 이상이 되도록 반응 혼합물에 시안아미드 및 글라이신을 연속적으로 첨가함으로써 디시안디아미드 함량이 제어되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 글라이신 및 염기를 포함하는 미리 혼합된 수성 용액에 시안아미드 및 글라이신을 동시에 첨가함으로써 시안아미드가 과잉 몰량의 글라이신과 연속적으로 반응되며, 시안아미드 및 글라이신의 동시 첨가의 전체 기간 동안 반응 혼합물 내의 염기 대 글라이신의 몰비가 0.1 내지 0.4 범위 내에서 일정하게 유지되도록 시안아미드 및 글라이신의 동시 첨가 속도가 조정되는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 시안아미드가 전체 등몰량의 글라이신과 반응되고, 후속 단계에서 산을 첨가하여 반응 혼합물의 pH 를 약 8 내지 약 10 범위 내에서 유지하면서 글라이신 함유 반응 혼합물에 나머지 몰량의 시안아미드가 글라이신 없이 연속적으로 첨가되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 혼합물로부터 디시안디아미드를 침전시킴으로써 디시안디아미드 함량이 제어되는 방법.
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