由3-(甲硫基)丙醛和氢氰酸制备2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的方法技术

本发明专利技术涉及制备2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的方法，其中在存在碱作为催化剂的情况下，使3-甲硫基丙醛与氢氰酸在主反应区中反应从而形成腈，并且离开所述主反应区的残余量的气态氢氰酸被吸入吸收和后反应区中并进一步反应，所述吸收和后反应区包含3-甲硫基丙醛、催化剂及任选存在的2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由3-(甲硫基)丙醛和氢氰酸制备2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的方法本专利技术涉及由3-(甲硫基)丙醛(=甲硫基丙醛,MMP)和氢氰酸(HCN)制备2-羟基-4-(甲硫基)丁腈(MMP-CN)的催化方法。具体地，本专利技术描述使用化学计量的量的氢氰酸合成存放稳定的MMP-CN的方法，相对于未反应的MMP或与MMP-CN平衡的MMP，产物包含超化学计量的量的氢氰酸。2-羟基-4-(甲硫基)丁腈(MMP-氰醇)是用于合成D,L-甲硫氨酸和甲硫氨酸的羟基类似物，即2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)的中间体。甲硫氨酸是用作饲料添加剂的必要氨基酸。MHA是生物有效性低的液体甲硫氨酸替代品。
技术介绍
使用合适的催化剂从MMP开始通过与氢氰酸（氰化氢）的反应可制备MMP-氰醇(2-羟基-4-(甲硫基)丁腈)。合适的催化剂例如是吡啶或三乙胺。通过MMP-氰醇与例如无机酸的水解而得到MHA。通过MMP-氰醇与碳酸氢铵的反应而形成甲硫氨酸，同时形成乙内酰脲，其可用碱，例如碳酸钾或氢氧化钠皂化。用二氧化碳或硫酸释放出甲硫氨酸。例如从专利USA4960932已知通过四步法制备甲硫氨酸。在第一步骤中，通过在三乙胺的存在下向MMP加入HCN而产生MMP-氰醇。相对于所使用的MMP量，所使用的HCN量相当于1.05mol。然后，在第二步骤中使MMP-氰醇与氨反应，由此形成2-氨基-4-甲硫基丁腈，然后2-氨基-4-甲硫基-丁腈在第三步骤中在酮和碱性金属氢氧化物的存在下水解，形成甲硫基丁酰胺，甲硫基丁酰胺最后被皂化而形成碱金属甲硫氨酸盐。在制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)的情况中，2-羟基-4-甲硫基丁腈通过MMP和HCN在包含吡啶或胺的介质中反应而得到(参见专利USA2745745，第2栏，第52-55行)。过量的HCN只有例如在真空中被蒸出。所得的2-羟基-4-甲硫基丁腈然后用硫酸水解，由此直接形成2-羟基-4-甲硫基丁酸的酰胺，并且最后形成2-羟基-4-甲硫基丁酸。相似方法也描述于EPA330527A1或US4912257中。此外，在WO96/40631A中描述了通过在合适的加成反应催化剂的存在下使MMP与氢氰酸反应而制备MMP-氰醇。其中发现三异丙醇胺、烟酰胺、咪唑、苯并咪唑、2-氟吡啶、聚-4-乙烯基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、甲基吡啶和吡嗪可起制备MMP-氰醇的加成反应催化剂的作用。此外，在与氮原子连接的各烷基取代基中具有3-8个碳原子的三烷基胺和与根据以上描述的与氮原子连接的至少一个非氢取代基包含芳基的叔胺也可起催化MMP和氢氰酸之间的反应而形成MMP-氰醇的作用。优选地，在该情况中，使用基于MMP约2%摩尔过量的氢氰酸。最后，WO2006/015684A2公开了特别用于MMP或MMP-氰醇的连续制备的方法，其中在各情况中将非对称性的胺(heterogeneousamines)催化剂用于加成反应。此外，从专利US5756803已知在缓冲剂的存在下使醛与氢氰酸反应，利用缓冲剂可使溶液的pH设为大于4，缓冲剂不包括胺。通常，作为缓冲剂可使用酸的碱金属盐和酸的混合物、或酸和碱金属氢氧化物的混合物。使用缓冲剂首先为了避免原料和目标产物的分解，并且第二为了中和用于稳定氢氰酸的酸。相似地，其中向MMP中加入摩尔过量的HCN，摩尔过量优选在2%-5%的范围。在MMP与HCN在常用的碱的存在下的反应中，尽管由此提高在特定条件下的反应速率，但是它们很快导致所形成的氰醇分解，并导致在开始时所使用的醛分解，形成变色严重的溶液。为了回收反应吸收器的废气中包含的残余量的未反应的HCN和MMP，使用水洗器洗涤所述未反应的HCN和MMP，水洗的水通入产物。产物中的含水量约为48重量%。之前在文献中描述的方法的主要缺点在于为了实现高MMP-CN收率而使用高摩尔过量的HCN。过量的HCN在所述方法中损失，并且是较大的经济缺点。此外，所述方法中使用的催化剂也促进从所使用的醛形成不期望的副产物，其导致不可容忍的产物污染。解决该副产物的形成问题的一种方法描述于US5756803，其当然将大量水通入产物，首先为了甲硫氨酸的制备而需要将水至少部分去除，并且再者，水再次促进MMP-氰醇的分解，这在各情况中并非是无足轻重的缺点。因此，美国专利5756803中描述的产物不是存放稳定的，并且为了存放且特别为了运输，必须通过蒸馏除水而以复杂的方式处理，这是该方法重大的经济缺点。专利技术目的本专利技术的目的是提供催化醛（特别是MMP）与氢氰酸的反应且制备存放稳定的氰醇的催化方法，其中所述方法应同时显示出对于所使用的醛和氢氰酸在收率上的显著改进。具体实施方式这些目的和其他目的通过制备2-羟基-4-甲硫基丁腈的方法实现，其中在存在碱作为催化剂的情况下，使3-甲硫基丙醛与氢氰酸在主反应区中反应从而形成所述腈，并且离开所述主反应区的残余量的气态氢氰酸(HCN)被吸入到吸收和后反应区中并进一步反应，所述吸收和后反应区包含3-甲硫基丙醛和催化剂及任选存在的2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的混合物。由于吸收或缩合，残余含量的HCN与醛反应形成氰醇。归因于从气相有效去除HCN，与文献中已知的方法相比，可使用0.99-1.01的氢氰酸与醛的摩尔比，其对于所述方法是重大的经济益处。本专利技术特别涉及在碱的存在下，特别是胺的存在下，氢氰酸与MMP的加成反应的方法，其中所述方法以以下方式设置：在约0℃-25℃的温度下，将残余含量的气态氢氰酸吸收到主反应区之外并吸收到醛MMP、和MMP与氢氰酸的反应产物、以及催化剂的液体混合物中，然后进一步与MMP反应。根据本专利技术的方法，通常，包含1-6个碳原子的醛有利地与氢氰酸反应，如果需要，所述醛被烷基、烷氧基或烷硫基取代。在此优选的是，吸收和后反应区中包含的混合物至少部分地来自主反应区。由此，与US5,756,803相比，避免用外来物质或外来溶剂稀释。主反应区可包括搅拌式反应器或环流式反应器。这两个实施方案产生快速良好的混合和MMP和HCN的快速转化。主反应区还可包括喷射泵。这导致组分混合的进一步强化，同时可特别有利地用于将HCN送入主反应区。可如上所述地在含HCN气体和液体之间进行后反应。然后在吸收和后反应区中进行后反应，吸收和后反应区优选包括用于使气体与液体接触的装置，特别是塔，例如板式塔、填充床塔（packed-bedcolumn）、鼓泡塔反应器、液滴塔（dropletcolumn），或任选存在的具有机械搅拌容器的反应器或浸没射流反应器(submergedjetreactor)。吸收区和后反应区还可以是环流式反应器的一部分，其引起组分的高度混合和快速反应。在本专利技术方法中，将基本上是气态的氢氰酸引入主反应区，其优选是来自氢氰酸制备方法的含氢氰酸的产物气体。所使用的气体混合物的氢氰酸含量为1-99重量%，优选5-75重量%，特别优选6-22重量%。特别通过根据DE102007034715A1或根据DE1041476(反应器)的Andrussow法或通过德语中称为BMA法(“ausMethanundAmmonik”[从甲烷和氨制备氢氰酸])的方法来制备氢氰酸。两种方法也描述于Ullmann′sEncyclopediaofIndustrialChemistry,1987本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.23 US 61/445,7811.制备2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的方法，其中在存在碱作为催化剂的情况下，使3-甲硫基丙醛与气态氢氰酸在主反应区中反应从而形成所述腈，并且离开所述主反应区的残余量的气态氢氰酸被吸入到吸收和后反应区中并进一步反应，所述吸收和后反应区包括用于使气体与液体接触的装置，并且所述吸收和后反应区包含3-甲硫基丙醛和催化剂及任选存在的2-羟基-4-(甲硫基)丁腈的混合物，其中所述吸收和后反应区中包含的混合物至少部分地来自所述主反应区，在0℃-30℃的温度下运行所述吸收和后反应区，并且气态氢氰酸与3-(甲硫基)丙醛的摩尔比为0.99-1.01。2.权利要求1的方法，其特征在于所述主反应区包括搅拌式反应器或环流式反应器。3.权利要求2的方法，其特征在于所述主反应区还包括喷射泵。4.权利要求1的方法，其特征在于所述装置是塔。5.权利要求1的方法，其特征在于所述装置是板式塔、填充床塔、鼓泡塔反应器、液滴塔，或任选存在的具有机械搅拌容器的反应器、浸没射流反应器或喷射泵。6.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述吸收和后反应区是环流式反应器的一部分。7.权利要求1的方法，其特征在于将来自氢氰酸制备装置的含氢氰酸的产物气体引入所述主反应区。8.权利要求7的方法，其特征在于所述含氢氰酸的产物气体是通过Andrussow法制备的。9.权利要求1的方法，其特征在于所使用的气体的氢氰酸含量为1-99重量％。10.权利要求9的方法，其特征在于所使用的气体的氢氰酸含量为5-75重量％。11.权利要求10的方法，其特征在于所使用的气体的氢氰酸含量为6-22重量％。12.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所使用的催化剂是具有1-36个碳原子的低分子量胺或非对称性的胺、无机碱的溶液、或酸与具有1-36个碳原子的低分子量胺的混合物。13.权利要求12的方法，其特征在于所述具有1-36个碳原子的低分子量胺是三-(C1–C12-烷基)胺，二烷基芳烷基胺，二烷基芳基胺或杂环胺。14.权利要求13的方法，其特征在于所述低分子量胺是三乙胺或三异丙醇胺、二甲基苄胺、N,N-二甲基苯胺、烟酰胺、咪唑、苯并咪唑、2-氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·布斯，M·施托伊伦塔勒尔，M·R·林纳，S·克雷茨，H·J·哈塞尔巴赫，CH·芬克尔代，M·克费尔，P·扎基，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
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