NO134669B - - Google Patents

Abstract

Spjeld-ventil.

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av methionin.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av methionin [ (a-amino-y-methylmercaptosmøre-syre)], hvorved man får et meget rent produkt under anvendelse av et enklere ar-beidskretsløp og oppnåelse av høyere utbytter enn i de hittil kjente fremgangsmåter.

Der er kjent fremgangsmåter til fremstilling av methionin under anvendelse av p-methylmercaptopropionaldehyd som ut-gangsmateriale. I disse fremgangsmåter overføres denne forbindelse til cyanhydrin,

og en hydroxylgruppe i dette erstattes ved innvirkning av ammoniakk med en amino-

gruppe. Ved hjelp av to trinn fåes methionin-nitril som forsåpes så at der dannes methionin (fremgangsmåter av type 1).

Der er også kjent andre fremgangsmåter hvorved methionin-nitril fremstilles i én operasjon og i et enkelt trinn, idet man omsetter (3-methylmercaptopropionaldehyd oppløst i vandig alkohol med natriumcyanid, et ammoniumsalt og overskudd av ammoniakk. Også i disse fremgangsmåter fåes methionin ved forsåpning av det erholdte methionin-nitril (fremgangsmåter av type 2).

De reaksjoner som fremgangsmåtene

av den første type er basert på er følgende:

Ifølge US patenter nr. 2 485 236 (1949),

2 542 768 (1951) og 2 564 105 (1951) får man cyanhydrin ved å tilsette hydrogencyanidsyre til p-methylmercaptopropionaldehyd i nærvær av et svakt alkalisk stoff som pyri-din. I det annet trin av disse fremgangsmåter bruker man ammoniakk i et mengdeforhold på 10—30 mol pr. mol cyanhydrin, ved en temperatur fra 80 til 90° C og under

et trykk på 40—50 atmosfærer. Under disse betingelser finner reaksjonen sted i løpet av 15 minutter, mens den ved romtemperatur ville kreve 12—15 timer.

Ved forsåpning i et surt medium får

man methionin med utbytter på ca. 75 pst.

I fremgangsmåtene av type 2 fremstil-

les aminonitril i et enkelt arbeidstrin i overensstemmelse med følgende reaksjon:

D. O. Holland beskriver i J. Chem. Soc. (1952), sider 3403—3409 en fremgangsmåte til fremstilling av methionin-nitril som består i å oppløse natriumcyanid og ammoniumklorid i ekvimolekylære mengdeforhold i vandig alkohol mettet med ammoniakk og derpå gradvis tilsette aldehyd mens temperaturen holdes på 15—20° C. I den vandige alkohol er der tilstede 13 —14 mol NH, pr. mol aldehyd. Blandingen omrøres derpå, og man lar den reagere i mere enn 12 timer.

I US patent nr. 2 732 400 (1956) beskrives en fremgangsmåte som består i at man omsetter |3-methylmercaptopropionaldehyd med et alkalimetallcyanid (NaCN) og med et ammoniumsalt som ammoniumklorid i vandig alkohol som er mettet med ammoniakk. Ammoniakken brukes i stort overskudd, nemlig fra 3 til 15 mol pr. mol aldehyd. Reaksjonen finner sted ved romtemperatur i løpet av noen timer. Når reaksjonen er fullført, destilleres reaksjonsblandingen i vakuum ved en temperatur som ikke overstiger 35° C for å fjerne al-koholen. I reaksjonskaret får man da to skikt, et øvre oljeaktig skikt som inneholder methionin-nitril, og et nedre vandig skikt som inneholder salter. Methionin-nitrilet skilles derpå fra den vandige saltoppløs-ning ved ekstraksjon med ether eller kloroform og påfølgende avdestillasjon av oppløsningsmidlet. Det erholdte methionin-nitril underkastes forsåpning med en oppløsning av natrium- eller kalium-hydroxyd i vandig alkohol. Ef ter nøytrali-sasjon med eddiksyre utfelles methionin i et utbytte på 63 pst. beregnet på den anvendte mengde (3-methylmercaptopropionaldehyd.

Ifølge dette US patent er det også mulig å utføre forsåpningen av nitrilet direkte ved å tilsette natriumhydroxyd, vann og methanol til reaksjonsblandingen. Opera-sjonen krever 19 minutter ved koketempe-ratur og påfølges av nøytralisasjon med eddiksyre. Herved utskilles methionin med utbytte på 48 pst. beregnet på den anvendte mengde p-methyl-mercaptopropionsyre-aldehyd.

Det er nu funnet at man kan oppnå betydelige fordeler fremfor de foran be-skrevne fremgangsmåter til fremstilling av methionin og methionin-nitril ved å an-vende vannfri flytende ammoniakk som reaksjonskomponent og reaksjonsmedium under omsetningen mellom methylmercaptopropionaldehyd og hydrogencyanidsyre, eller oppløselige cyanider sammen med ammoniumsalter. Herved muliggjøres dannelse av methionin-nitril med høye utbytter i et enkelt trin på relativt kort tid.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går man frem på følgende måte: (1) man omsetter i en enkelt operasjon i nærvær av overskudd av ammoniakk, methyl-mercap-topropionaldehyd og hydrogencyanidsyre, eller med oppløselige cyanider sammen med ammoniumsalter, hvorved der dannes methionin-nitril som man (2) hydrolyserer i et surt medium med påføl-gende nøytralisasjon av det hydrolyserte produkt med ammoniakk og (3) renser det herved erholdte urene methionin ved omkrystallisasjon fra vann og behandling med avfarvende kull, og det karakteristiske trekk ved oppfinnelsen er at man i trin (1) anvender flytende, vannfri ammoniakk som reaksjonsmedium.

Fortrinnsvis utfører man reaksjonen ved temperaturer mellom -=-10°C og 50°C, fordelaktig mellom 10 og 25°C.

Når reaksjonen er fullført, fordampes overskuddet av ammoniakk. Når fremgangsmåten er utført under anvendelse av ammoniumcyanid (av HCN + NHS), får man nitril og vann som residuum efter inndampningen. Når man imidlertid bruker cyanider av alkalimetaller eller jord-alkalimetaller sammen med ammoniumsalter, består residuet av nitril og anorga-niske salter oppløst i vann. I begge tilfelle får man methionin-nitril med nesten kvantitativt utbytte.

Ved hjelp av denne fremgangsmåte er det mulig å unngå både fremstillingen av cyanhydrin i et adskilt arbeidstrin og de vanskeligheter som er forbundet med ad-skillelse av nitrilet fra overskuddet av ammoniakk oppløst i vandig alkohol. Den flytende ammoniakk som brukes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan av-destilleres ved romtemperatur. Methionin-nitril overføres til methionin ved hydrolyse i surt medium, påfølgende nøytralisasjon med ammoniakk og rensning av methi-oninråproduktet ved hjelp av konvensjo-nelle metoder.

De fordeler fremfor kjente metoder som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er følgende: særlig høye utbytter, nemlig 80—90 pst. beregnet på den anvendte mengde p-methylmercaptopropionaldehyd, et meget rent sluttprodukt (methionininnhold fra 99 til 99,2 pst.), og en stor forenkling av arbeidskretsløpet samt gunstige mengdeforhold mellom de anvendte utgangsmaterialer. De høye utbytter og sluttproduktets høye renhet an-tas å skyldes den kjennsgjerning at man ved å bruke flytende ammoniakk som opp-løsningsmiddel oppnår en rask dannelse av nitril ved lave temperaturer, ved ammo-niakkf ordampningen.

I motsetning hertil når i de kjente fremgangsmåter nitrilet bemerkelsesverdig høyere temperaturer under arbeidskrets-løpet som temperaturer nær opp til romtemperatur, i lengre tidsrom.

Dette forårsaker forandringer i dette mellomprodukt hvorved utbyttet av methionin påvirkes ugunstig.

I det følgende beskrives som eksempler noen utførelsesformer for oppfinnelsen.

Eksempel 1.

I en autoklav ble der ført inn 0,85 liter flytende vannfri ammoniakk, 1,1 mol natriumcyanid og 1,2 mol ammoniumklorid. Blandingen ble omrørt og tilsatt 1 mol methylmercaptopropionaldehyd.

Autoklaven ble lukket og holdt på romtemperatur i 90 minutter, hvorpå ammoniakken ble blåst ut, fremdeles ved romtemperatur. Man fikk et residuum bestående av methionin-nitril og en mettet saltopp-løsning. Methionin-nitrilet ble skilt fra saltene ved filtrering.

Eksempel 2.

1,8 mol HCN og 2 liter flytende ammoniakk ble ført inn i en autoklav. Under omrøring av denne blanding ble den tilsatt 1,5 mol p-methylmercaptopropionaldehyd.

Autoklaven ble derpå lukket, holdt på romtemperatur i 90 minutter og ammoniakken blåst av, fremdeles ved romtemperatur. Man fikk methionin-nitril med nesten kvantitativt utbytte som et residuum sammen med reaksjonsvannet.

Eksempel 3.

0,85 liter vannfri flytende ammoniakk, 1,1 mol natriumcyanid og 1,2 mol ammoniumklorid ble ført inn i en autoklav. Blan-

dingen ble omrørt, hvorpå den ble tilsatt 1 mol p-methylmercaptopropionaldehyd.

Autoklaven ble lukket, holdt på romtemperatur i iy2 time, hvorpå ammoniakken ble avblåst.

Man fikk methionin-nitril med nesten kvantitativt utbytte som et residuum sammen med vann og de salter som var dan-net ved reaksjonen. Methionin-nitrilet ble skilt fra reaksjonsblandingen ved filtrering. Det filtrerte produkt ble dråpevis under kraftig omrøring og mens temperaturen ble holdt på 25°C ved kjøling tilsatt til en oppløsning av 196 g konsentrert svovelsyre og 180 g vann. Blandingen ble derpå kokt i i<y>2 time.

Ef ter avkjøling ble blandingen tilsatt 15 pst.'s vandig ammoniakk og nøytrali-sert til en pH-verdi på 6. Herved utfeltes farveløst methionin sammen med ammo-niumsulfat i omtrentlig like mengder. Produktet ble frafiltrert og vasket på filteret med moderlut fra en foregående krystallisasjon av et teknisk rent methionin. Man fikk 130 g teknisk rent methionin. Dette ble oppløst i 1—1,2 liter kokende moderlut fra den foregående krystallisasjon.

Blandingen ble tilsatt aktivert kull og kokt i 15 minutter. Den ble derpå filtrert og hensatt til krystallisasjon ved romtemperatur.

Man fikk 128,5 g produkt som inne-holdt 99,2 pst. methionin med et utbytte beregnet på p-methylmercaptopropionaldehyd tilsvarende 85 pst. av det teoretiske.

Eksempel 4.

1,8 mol hydrogencyanidsyre og 2 liter flytende ammoniakk ble ført inn i en autoklav. Blandingen ble omrørt og tilsatt 1,5 mol p-methylmercaptopropionaldehyd. Autoklaven ble derpå lukket og holdt på romtemperatur i iy2 time hvorpå ammoniakken ble avblåst.

Man fikk methionin-nitril nesten med kvantitativt utbytte som et residuum sammen med reaksjonsvannet. En blanding av 294 g svovelsyre og 270 g vann ble under kraftig omrøring og mens temperaturen ble holdt på 25°C ved kjøling tildryppet dette methionin-nitril. Den erholdte blanding ble kokt i iy2 time.

Den ble derpå avkjølt og tilsatt 15 pst.'s vandig ammoniakk inntil blandingens pH-verdi var 6. Herved ble der utfelt nesten farveløst methionin sammen med ammo-niumsulfat i omtrentlig like deler. Produktet ble frafiltrert og vasket på filtret med en moderlut fra en forutgående krystallisasjon av teknisk rent methionin. Man fikk 195 g teknisk rent methionin som ble oppløst i 1,5—1,7 liter kokende moderlut fra foregående krystallisasjoner. Blandingen ble tilsatt aktivert kull og kokt i 15 minutter. Den ble derpå filtrert og hensatt til krystallisasjon ved romtemperatur.

Man fikk 193 g methionin med renhet 99,2 pst. Dette tilsvarer et utbytte på 85 pst. av det teoretiske beregnet på det anvendte p-methylmercaptopropionaldehyd.

Litteratur: E. Cohn — A. 240,279 (1887) J. Herb A. 288, 10 (1890) L. Chardonnes, W. Schlapback, Heiv. Chem.

A. 29, 1413 (1946) R. Adams, A. Thai, Org. Synth. Coll. Vol.

I, 427 (1952)

Houben Weyl — Methoden der organischen Chemie, Vol. VIII, side 431—432.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av meget rent methionin med høye utbytter ved hvilken man (1) i en enkelt operasjon i nærvær av et overskudd av ammoniakk omsetter methylmercaptopropionaldehyd med hydrogencyanidsyre eller med opplø-selige cyanider sammen med ammoniumsalter, hvorved der dannes methionin-nitril som man (2) hydrolyserer i et surt medium med påfølgende nøytralisasjon av det hydrolyserte produkt med ammoniakk, og (3) renser det herved erholdte urene methionin ved omkrystallisasjon fra vann og behandling med avfarvende kull, karakterisert ved at man i trin (1) anvender flytende, vannfri ammoniakk som reaksjonsmedium.