專利名稱：2－羥基－4－甲基硫代丁酸的制備的制作方法
技術領域：
本發明涉及2-羥基-4-甲基硫代丁酸的制備方法，其描述了用于各個過程階段所使用的特定材料。
背景技術：
營養提高的飼料添加劑現今是動物營養必不可少的成分。它們用于食品供應的更好利用、促進生長并且促進蛋白質的形成。這些添加劑中最重要的一種是必需氨基酸甲硫氨酸，它作為最重要的飼料添加劑在家禽飼養中占據了重要位置。但是，所謂的甲硫氨酸替代品，例如甲硫氨酸羥基類似物(methionine hydroxy analogue)(略作MHA)在該領域中也具有不可忽視的重要性，因為它們具有與該公知的氨基酸相似的刺激生長的性質。
外消旋形式的2-羥基-4-甲基硫代丁酸是長期公知的甲硫氨酸的替代品并且主要用作動物營養，特別是家禽飼養中的飼料添加劑。可以使用這種MHA代替甲硫氨酸，并且同樣提高了家禽胸部肉的產量。此外，它還以其鈣鹽的形式在藥學上用于治療腎機能不全。
MHA通常以含水濃縮液的形式使用，除了單體之外，它們還包括一定含量的低聚體，主要是二聚和三聚直鏈酯酸。這些低聚體的含量取決于制備條件和所選擇的濃度。
通常公知的是通過氫化并在硫酸介質中連續水解2-羥基-4-甲基硫代丁腈可以連續或者間歇地制備2-羥基-4-甲基硫代丁酸。
例如，如下所述根據EP-A-0 874811，但非唯一性地進行合成制備MHA的一般方法從3-甲基硫代丙醛，也稱作甲基巰基丙醛或MMP開始，它與氰化氫反應，得到2-羥基-4-甲基硫代丁腈，也稱作MMP-羥腈或者MMP-CH(方程式I) 然后，常規地用強的無機酸，例如硫酸或鹽酸水解所形成的MMP-羥腈，經由2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺，也稱作MHA-酰胺的中間階段(方程式II) 得到甲硫氨酸羥基類似物(MHA)(方程式III) 這種水解可以在一個或者兩個階段中進行，將“階段”理解為對于MMP-CH的水解添加一次或者兩次無機酸和/或水。
因此，舉例來說通過如下步驟進行MMP-CH的水解在第一個階段用60-85重量％濃度，優選用60-80重量％濃度的硫酸，在MMP-CH與H2SO4的摩爾比為1.0∶0.5至1∶1.0，優選1∶0.6至1∶0.95下，在30-90℃，優選50-70℃的溫度下水解MMP-CH來制備MHA-酰胺。通過這種步驟從MMP-羥腈形成MHA-酰胺，此外所形成的混合物基本上不含未反應的MMP-羥腈。水解基本上定量地進行。在第二個階段，加入水而不另外添加H2SO4(例如獲得的硫酸濃度＜40％)下，在不高于140℃，優選≤110℃的溫度下水解MHA-酰胺。
另外，描述了其它的方法，通常它們僅在下游過程有所不同。因此，JP-B-7-97970的說明書描述了從與甲基異丁基酮的反應混合物中萃取MHA。EP-A-863 135描述了向水解溶液中添加硫酸氫銨的另一種方法。在反應后，添加與水不混溶的有機溶劑，結果MHA濃縮在有機相中。此外，還公開了為了沉淀出相應的硫酸銨可以向水相中添加與水可混溶的有機溶劑。
舉例來說，在US 4,912,257或EP-A-1149073中描述了不使用有機萃取溶劑獲得MHA的另一些方法。在所有這些方法中都存在具有不同的pH值和相應腐蝕性的復合組合物的各種介質。作為在上述方法中不正確選擇材料的結果，這種腐蝕性造成每年需要大量投資進行維護。
要求用于在腐蝕性復合介質中生產過程的設備和管線傳統上由搪瓷組分制造，它們以對酸性介質高的耐腐蝕性而著稱。搪瓷組分具有的缺點是對例如特別是在裝配或日常生產操作中發生的機械應力非常敏感。一旦搪瓷表面受損，腐蝕不再停止，因為底基(carriermaterial)通常是標準鋼，公知它對酸性介質不是非常耐性的。
搪瓷組分的另一個缺點是它們必須在單獨的生產工廠中長時間地被預先制造并且通常不能獲得所需的尺寸。在一些情況中，這可能導致安裝的長期停頓并且導致經濟損失。例如，因為搪瓷組分不良的傳熱系數，必須制造出相應的熱交換器。這同樣導致了更高的投資成本。
搪瓷組分的另一個缺點是由于有限的制造可能性而需要非常大量的法蘭連接，因此由于泄漏的潛在可能性，需要增加對環境保護措施的費用。搪瓷材料的另一個缺點可以從如下事實上看出因為制造障礙，在保留特殊資源的設備的制備中的建造自由度被嚴重限制了。
舉例來說，專利申請WO 96/40630實際上公開了對于2-羥基-4-甲基硫代丁酸的連續制備方法，考慮耐腐蝕的材料用于使用的反應設備、泵和熱交換器，但是沒有信息說明這些材料是什么。
Dechema Materials Table(1969，1971)推薦對硫酸介質使用奧氏體鋼，但是它們在反應所需的濃度和溫度方面被分類為非耐腐蝕的。對于進入食物鏈的MHA終產品，所述材料損失率在任何所得的重金屬雜質方面都是不容許的。例如，通常通過以mm p.a.測量材料損失率作為已經發生的腐蝕的度量來確定材料的耐腐蝕性(在Rmpp`sLexikon der Chemie，1990，第2344頁中的定義)。
在本文中，將材料損失率在≤60℃的溫度下至少低于0.06mmp.a.，或者在≤110℃的溫度下至少低于0.10mm p.a.的材料定義為耐腐蝕的。
在Dechema Materials Table(1969)，硫酸部分第17頁中還報道了通過與銅合金化可以顯著增加耐腐蝕性，但是材料損失率仍然高得不令人滿意。對于NiCrMoCu合金在31-82％濃度含水硫酸和＞20℃的溫度之間具有所謂的抵抗間隙(resistance gap)。材料損失率例如在80℃和介于10和78％之間的硫酸濃度下為每一年(p.a.)大約0.1mm。
從H.Zitter，Werkstoffe und Korrosion 7(1957)，758中還公知具有18％的Cr，22％的Ni，3％的Mo和2％的銅的組成的鋼在60-80％濃度硫酸的濃度范圍內和60℃下具有不高于1.8mm p.a.的材料損失率。此外，Dechema Materials Table中公知鎳合金在硫酸介質中是耐腐蝕的。因此，例如描述對于Hastelloy F(48％Ni，22％Cr，15％Fe，6.5％Mo，2％NS+Ta)在室溫下在2-96％的濃度范圍內具有良好的耐性。在66或80℃的溫度下，描述材料損失率＜8mm p.a.，這對于MHA過程是不可接受的。此外，報道了鎳/鉬/鉻合金型(NiMo18Cr17W)在室溫下耐受所有的硫酸濃度。
在70℃和＜15％的硫酸濃度下，材料損失仍是良好的。在更高濃度下，材料損失率峰值高達0.5-0.75mm p.a.。因此，舉例來說根據Nickel-Informationsbüro GmbH，Düsseldorf(1961年10月)，第36頁，在40％濃度的硫酸中和70℃下，對于合金Hastelloy C(54％Ni，16％Mo，16％Cr，4％W，4-6％Fe，0.05-0.07％C)材料損失率為0.2mmp.a.。認為鋯是適于上述反應條件的具有可接受的腐蝕速率的唯一材料，但是從經濟方面來看在許多使用情況中是受限制的。還提到了具有Teflon涂層或其它可能材料的標準鋼，但是沒有更詳細地討論。WO 96/40630的實施例22描述了使用由標準鋼制造的并且具有Teflon涂層的流管。但是非唯一地例如在傳熱系數和/或在構造/制造期間的自由度方面，這種復合構造材料與搪瓷具有相同的缺點。
發明內容
因此，本發明的目的是提供適用于上面所述方法的特定過程階段的用于機器和設備的構造材料。
現已發現將通常不具有上述缺點的材料用于制備2-羥基-4-甲基硫代丁酸。也就是說，歸因于可以被使用的連接技術，可以避免多余的法蘭連接。這就在很大程度上降低了易泄漏性并且在很大程度上有助于改善環境保護。例如在一般生產操作中和裝配期間發生的機械應力不會導致影響腐蝕性質的損害。對于反應設備的構造最優化沒有強加限制。歸因于低的傳熱阻力，例如可以制造具有低的保留資源建造體積的熱交換器。
本發明的一個方面是提供2-羥基-4-甲基硫代丁酸的制備方法，其中通過氫氰酸對3-甲基硫代丙醛加成獲得的加成產物2-羥基-4-甲基硫代丁腈經由中間體2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺與硫酸反應，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁腈得到2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺的反應以及隨后轉化為2-羥基-4-甲基硫代丁酸的反應在對于所用反應介質耐腐蝕的并且由合金鋼或者相應的鎳合金制造的反應容器中進行。
本發明的另一個方面是2-羥基-4-甲基硫代丁酸的制備方法，其中，通過氫氰酸對3-甲基硫代丙醛加成獲得的加成產物2-羥基-4-甲基硫代丁腈經由中間體2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺與硫酸反應，其特征在于在合金鋼或者相應的鎳合金的反應容器中進行所述方法，所述合金具有的材料損失率在≤60℃的溫度下＜0.06mm p.a.，優選＜0.025mm p.a.，特別優選＜0.015mm p.a.，非常特別優選＜0.01mm p.a.，并且在≤110℃的溫度下＜0.1mm p.a.，優選＜0.06mm p.a.，特別優選＜0.05mm p.a.，非常特別優選＜0.035mm p.a.。
與上述的文獻相比，已經驚奇地發現在上述工藝條件下可以使用例如XNiMoCu或NiMoCrW類型的合金。已經驚奇地發現例如X1NiCrMoCu 32287(1.4562)的X1NiMoCu類型的合金和例如NiCr31Mo14W (2.4602)或NiMo16Cr15W(Hastelloy C-246)的NiMoCrW類型的合金在MHA工藝主導的條件下具有可接受的材料損失率。但是，例如X1NiMoCuN 25205(1.4539)或XlNiCrMoCu 31274(1.4563)類型的X1NiMoCuN型合金是不合適的。此外，令人驚奇地，已經證明NiCr23Mo16Al(2.4605)或NiCr22Mo9Nb(2.4856)型材料是合適的。
詳細地，已經發現下面的材料用于相應的工藝步驟對于2-羥基-4-甲基硫代丁腈向2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺轉化的工藝階段，材料2.4602、2.4605、2.4856和1.4562適合對于≤60℃的溫度用于反應器、熱交換器、泵和管線的構造材料。
合金根據1992年的DIN EN 10027-2分類。
在≤110℃的溫度下，對于2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺向2-羥基-4-甲基硫代丁酸轉化的所謂水解階段，只發現材料2.4605對于構造反應器和熱交換器是適合的。材料2.4602和2.4605適合用于管線。已經發現材料2.4819(Hastelloy C-276)和2.4605適合作為泵的構造材料。
在下面實施例的輔助下更詳細地解釋本發明。這些實施例僅用來舉例說明本發明而不是限制本發明。
實施例實施例1用1.4562型材料樣品填充反應容器，在其中在50-60℃下，在65-70％濃度硫酸存在下將2-羥基-4-甲基硫代丁腈轉化成2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺并且在250小時后評價。確定材料損失率＜0.01mm p.a.。
實施例2根據實施例1的步驟，但是使用2.4605型材料樣品。確定材料損失率＜0.01mm p.a.。
實施例3用2.4602型材料樣品填充反應容器，在其中在110℃下通過添加水(硫酸濃度＜40％)將2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺轉化成2-羥基-4-甲基硫代丁酸并且在250小時后評價。確定材料損失率為0.031mm p.a.。
實施例4根據實施例3的步驟，但是將2.4605型材料樣品暴露于反應容器下500小時。確定材料損失率為0.02mm p.a.。
實施例5根據實施例1的步驟，但是使用2.4856型材料樣品。確定材料損失率＜0.01mm p.a.。
對比例A根據實施例4的步驟，但是使用Enamel WWG911型材料樣品(供應商Pfaudler，Pfaudler Strasse D-68723 Schwetzingen)。確定材料損失率為0.021mm p.a.。
對比例B根據對比例A的步驟。使用Enamel 3009(供應商DeDietrich，Niederbronn/France)。確定材料損失率為0.033mm p.a.。
對比例C選擇實施例1中的反應條件，但是使用1.4539型材料。確定材料損失率為0.069mm p.a.。
對比例D根據實施例1的步驟，但是使用1.4563型材料。確定材料損失率為0.06mm p.a.。
對比例E根據實施例3的步驟，但是將1.4562型材料暴露于反應條件下250小時。確定材料損失率為0.37mm p.a.。
根據ASTM G4-68進行上述研究。其中，在反應介質中使用所討論材料的浸漬試樣(pickled coupons)(60×20mm)。在室溫下進行1-2小時的浸漬。將24體積％的HF水溶液(40％)、8體積％的HNO3水溶液(65％)用作浸漬溶液。
測試時間后，連續用水和丙酮洗滌樣品，然后用熱空氣扇干燥至恒重。
然后，通過稱重并且與試樣的初始重量比較來確定由腐蝕導致的重量損失。由重量損失以mm p.a.計算材料損失率。
表1中給出了被研究的所有材料及其組成的總結。表2中總結了實施例1-5和對比例A-E的結果。
表1在MHA過程中使用的材料(組成數據，％)
表2
權利要求
1.2-羥基-4-甲基硫代丁酸的制備方法，其中通過氫氰酸對3-甲基硫代丙醛加成獲得的加成產物2-羥基-4-甲基硫代丁腈經由中間體2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺與硫酸反應，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁腈得到2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺的反應以及隨后轉化成2-羥基-4-甲基硫代丁酸的反應在對于所用反應介質耐腐蝕的并且由合金鋼和/或鎳合金制造的反應容器中進行。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁腈得到2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺的反應在由選自2.4602、2.4605、2.4856和1.4562的材料制造的反應器、熱交換器、泵和管線中于≤60℃的溫度下進行。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述反應器、熱交換器、泵和管線由材料2.4602制造。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述反應器、熱交換器、泵和管線由材料2.4605制造。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述反應器、熱交換器、泵和管線由材料2.4856制造。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述反應器、熱交換器、泵和管線由材料1.4562制造。
7.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所用的材料在≤60℃的溫度下具有＜0.06mm p.a的材料損失率。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺得到2-羥基-4-甲基硫代丁酸的水解階段在由材料2.4605制成的反應器和熱交換器中于≤110℃的溫度下進行。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺得到2-羥基-4-甲基硫代丁酸的水解階段使用材料2.4602或材料2.4605的管線于≤110℃的溫度下進行。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于使用材料2.4605的管線進行所述方法。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于由2-羥基-4-甲基硫代丁酰胺得到2-羥基-4-甲基硫代丁酸的水解階段使用材料2.4819(Hastelloy C-276)或2.4605的泵于≤110℃的溫度下進行。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于使用材料2.4819的泵進行所述方法。
13.根據權利要求1、8、9或11所述的方法，其特征在于所用的材料在≤110℃的溫度下具有＜0.1mm p.a的材料損失率。
全文摘要
本發明涉及2－羥基－4－甲基硫代丁酸的制備方法，其中在所述方法的不同步驟中使用特殊的合金鋼和/或鎳合金。
文檔編號C07C323/52GK1984884SQ200580023958
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月12日 優先權日2004年8月26日
發明者亞歷山大·默勒, 漢斯-阿爾布雷希特·哈塞伯格, 哈拉爾德·海因策爾, 福爾克爾·黑夫納 申請人:德古薩股份公司