３－（甲硫基）丙醛和２－羟基－４－（甲硫基）丁腈的制备方法技术

本发明专利技术涉及分别通过甲硫醇与丙烯醛的催化加成以及氢氰酸与３－（甲硫基）丙醛的催化加成，来制备３－（甲硫基）丙醛和２－羟基－４－（甲硫基）丁腈的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备3_(甲硫基)丙醛和2-羟基_4-(甲硫基)丁腈的催化方法。具 体地说，本专利技术描述了使用新型加成催化剂合成MMP和MMP-羟腈的方法。
技术介绍
3-(甲硫基)丙醛(MMP)和2-羟基_4_(甲硫基)丁腈(MMP-羟腈)是合成D， L-甲硫氨酸和甲硫氨酸羟基类似物2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)的中间体。甲硫氨酸是 必需氨基酸，尤其是用作食品中的添加物。MHA是较低生物有效性的液态甲硫氨酸的替代 物。MMP通过甲硫醇(Mc)与丙烯醛(Ac)的催化加成来制备。一般，液态丙烯醛在已经 以溶解的形式存在液态MMP和催化剂的反应器中与甲硫醇反应(DT 2320544)。使用气态丙 烯醛与甲硫醇也是已知的(FR 7520183,FR 7917827,WO 97/00858)。甲硫醇与丙烯醛之间 的反应可以间歇地或者连续地进行(US 4, 225, 515, US 5，352，837)。作为常规催化剂，使用 有机碱，例如三级胺，例如六亚甲基四胺、三烷基胺，例如三乙胺或者三乙醇胺、苄胺、吡啶， 例如2-氟吡啶和4- 二甲基氨基吡啶、甲基吡啶、吡嗪、咪唑和烟酰胺，以及醋酸铜(II)、甲 基硫醇汞和有机过氧化物。已经提到了使用离子交换器(FR 7520183)。通常，实际的加成催化剂与助催化剂、 有机酸(例如乙酸、柠檬酸或甲酸)或者无机酸(例如硫酸或磷酸)结合来首先抑制丙烯 醛的聚合，即形成不想要的副产物，其次通过调节添加的碱增加总体产率。在处理期间催化 剂不能回收并且损失。典型的催化剂浓度基于甲硫醇为0. 001-0. 005mol%。酸(典型地是乙酸)的所 需量介于0.5-50mol%之间。为了简化MMP的制备方法，可以预混催化剂和酸并且作为溶 液添加。催化剂预混物在液态MMP反应介质中的浓度通常为0.2-0. 75重量。在反应完成 后，通过蒸馏从助剂和副产物中分离出MMP。在通过蒸馏如此制备的加成产物的处理期间， 催化剂预混物损失，并且取决于沸点，肯定通过塔底馏出物相或者废气丢弃。原则上，催化 剂或者添加的酸部分可能在蒸馏期间通过塔顶并且污染所需的纯MMP。通过使用适当的催化剂，从MMP与氰化氢(氢氰酸)的反应，可以制备MMP-羟腈 2-羟基-4-(甲硫基)丁腈。适当的催化剂是上述也催化甲硫醇与丙烯醛的加成的碱，例如 吡啶或三乙胺。用例如无机酸水解MMP-羟腈产生MHA。甲硫氨酸由MMP-羟腈与碳酸氢铵 的反应形成，同时形成可以由碱(例如碳酸钾或氢氧化钠)皂化的乙内酰脲。伴随二氧化 碳或硫酸释放出甲硫氨酸。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种催化方法，其不仅可以进行甲硫醇与丙烯醛的加成，而 且反应产物能进一步反应，形成MMP-羟腈而不消耗催化剂或者额外的酸。
技术实现思路
本专利技术是制备3_(甲硫基)丙醛的方法，其中新型催化剂系统可以进行甲硫醇对 丙烯醛的加成。另外，本专利技术还包括一种方法，其中使用所述新型催化剂系统催化MMP和氢 氰酸之间的反应来形成MMP-羟腈。具体地说，本专利技术是使用在反应介质中不溶并因此不消耗的异相催化剂连续制备 MMP和MMP-羟腈的方法。不需要添加助催化剂，例如有机酸，如乙酸。所述新型催化剂具有通式(I)RlA-(CH2)x-N^R2(通式I)其中，R1和R2是氢、链长介于C1-C12之间的烷基、芳基或杂芳基。R1可以与R2不 同。X是0-6的数值。A是天然或合成树脂，例如聚苯乙烯。具体地说，从同系的二烷基氨 基烷基聚苯乙烯和二烷基氨基大网络树脂系列中，特别是从二甲基氨基乙基聚苯乙烯、二 乙基氨基乙基聚苯乙烯、二甲基氨基甲基聚苯乙烯、二乙基氨基甲基大网络树脂中选择结 合了聚合物的碱，尤其是二乙基氨基甲基聚苯乙烯。所述碱已经部分用于固相化学的其它 领域(W0 03/009936, US4, 440, 676)并且一些是可以商购的。此外，可以从所述树脂，例如 Merrifield树脂以简单的方法合成特殊的衍生物。因为催化剂在反应产物以及参与反应的物质之一中都是不溶的，所以对于导致足 够转化率和选择性的反应可以使用任意所需量的催化剂。为了便于反应进行，即反应物质 的计量、原材料向催化剂活性中心的输运和反应热的除去，应该存在催化剂容易溶胀的反 应介质。树脂在溶剂中容易溶胀，此时它可以吸收溶剂，其自身质量至自身质量的5倍的 溶剂。树脂在吸收了溶剂后体积增加。优选地，MMP或者MMP-羟腈本身可以用作反应的基 质。但是，也可以使用所有常用的溶剂，其中反应物质而不是催化剂至少是部分溶解的，例 如烃、卤代烃或醚。与原材料或产物一起可能形成不想要的副产物的反应性溶剂，例如水、 醇和酮是不太合适的并且只能在限制下使用。基于活性中心，在合成MMP的间歇实验中， 0. 001-0. 02，优选0. 001-0. 01，特别优选0. 001-0. 005的催化剂与丙烯醛的摩尔比是合适 的。在反应物质与反应介质连续流过催化剂的连续反应中，每小时丙烯醛质量与催化剂质 量的比例(LHSV值，πι/πι·!!)介于0. 1-100之间，优选介于1_50之间，特别优选介于5_50之 间。在间歇实验中选择反应介质与丙烯醛的比例介于0. 1-2之间。在连续方法中，反 应介质与丙烯醛质量流速的比例应该介于0. 5-20之间。为了实现反应物良好的转化率并 且实现低的降解，控制使用的原材料的量，使得在反应混合物中维持轻微过量的甲硫醇。基 于摩尔，过量应该介于0. 01-1%之间，优选0. 05-0. 2%之间。过量的丙烯醛导致高沸点残余物的形成增加并因此不是希望的。当进行反应时，压力不是个关键的因素。它可以在宽的界限内。但是，因为过度压 力可能通过压缩催化剂床而降低其反应性，所以应该避免10巴以上的压力。优选地，在大气压下进行反应。 可以根据压力和反应介质选择反应温度介于-20-100°C之间。在大气压下并使用 MMP作为基质，介于0-60°C的温度，特别是介于30-50°C的温度是合适的。高于这些温度，形 成MMP的选择性下降，而在低于0°C时，反应速度太低而不能带来经济效益。在间歇制备MMP的情况中，在反应器中装入初始含量的MMP和反应介质。催化剂 悬浮在该反应介质中。为了使活性中心的可及性最佳，需要在反应开始前，即在第一次使用 前使催化剂在反应介质中溶胀。然后，同时引入原材料甲硫醇和丙烯醛。通过适当的内部 构件或改造除去反应热。有利的是首先装入大约10%的甲硫醇，然后仅继续引入丙烯醛和剩余的甲硫醇。 甲硫醇在反应热下溶解在MMP中，形成半硫缩醛。如此，在反应期间保证连续过量的甲硫 醇。过量的甲硫醇导致更高的选择性，因此使高沸点副产物最少。在充分装入MMP的情况 中，可以装入所有甲硫醇，并且此后再添加丙烯醛。在完成反应后，从催化剂中过滤出产物，并且如果适当，进一步纯化。如果反应产 物MMP在反应介质中是不溶的，可以通过相分离从反应介质中分离出该MMP。催化剂和反应 介质可以用于随后的反应中而不用进一步溶胀。当使用MMP作为反应介质时，有利地只排 出一部分所形成的MMP，并且保留相应的操作含量与催化剂用于下面的进料。如果粗MMP进一步反应，形成MMP-羟腈，只需通过向包含本专利技术催化剂的反应介 质中添加等摩尔量的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备２－羟基－４－（甲硫基）丁腈的方法，其中在ａ）异相催化剂和ｂ）反应介质的存在下，将氢氰酸与３－（甲硫基）丙醛加成，其特征在于所述异相催化剂在所述反应介质中不溶。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克迪布纳尔，克里斯托夫韦克贝克，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]