制備儲存穩(wěn)定的3-甲硫基丙醛的方法
【專利摘要】通過丙烯醛與甲硫醇反應制備3-甲硫基丙醛的方法，其中通過蒸餾除去由丙烯醛與甲硫醇反應的雜質和副產物，其特征在于該反應是在堿性胺的存在下進行的，堿性胺pKb小于8，在蒸餾前該堿性胺通過加入酸中和，并且所述酸的pKa小于5且在20℃下蒸汽壓低于10hPa。
【專利說明】制備儲存穩(wěn)定的3-甲硫基丙醛的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種通過丙烯醛與甲硫醇反應制備3-甲硫基丙醛的方法，其中通過蒸餾除去來自丙烯醛與甲硫醇反應產生的雜質和副產物。
[0002]由DE2158616可知，3-甲硫基丙醛(MMP)是通過用有機氮堿和加入的吡啶和/或乙酸的催化，由丙烯醛和甲硫醇制得。這得到了包含雜質的粗制3-甲硫基丙醛，所述雜質由原料的未轉化部分以及副產物和裂解產物組成。
[0003]在粗制產品隨后的蒸餾中，聚合和其他副反應在相當大的程度上發(fā)生。為了解決這個問題，DE2158616建議在非揮發(fā)性強酸和揮發(fā)性弱酸的混合物存在下進行蒸餾。結果，獲得了純度為99.5%的3-甲硫基丙醛。
[0004]然而，吡啶或乙酸都不能在蒸餾中完全保留。如在穩(wěn)定性研究中所示，即使少量的這些物質也會導致MMP儲存不穩(wěn)定。即使非常短的時間后，它會經受變化并形成不希望的更高分子量的副產物。這些物質極大地破壞進一步加工成乙內酰脲和最終的蛋氨酸。因為操作的循環(huán)模式導致副產物累積并引起排出物增加，這特別適用于碳酸鉀工藝。
[0005]EP 0899258公開了含水量> 300ppm的儲存穩(wěn)定的3-甲硫基丙醛，以及用于改善3-甲硫基丙醛儲存穩(wěn)定性的方法。已知3-甲硫基丙醛非?；顫姡踔猎趦Υ嫫陂g也會發(fā)生變化。
[0006]低聚物、聚合物和縮合產物的形成以及消去反應和二級產物的氧化和后續(xù)反應產生眾多不希望的雜質。
[0007]在酸性環(huán)境中，利于形成低聚物、聚合物并特別是環(huán)狀三聚物(三氧雜環(huán)已烷類化合物)；在堿性環(huán)境中，利于醛醇縮合。因此根據(jù)DE-A-2905267，在穩(wěn)定醛以防止環(huán)狀三聚、聚合和自動縮合的方法中，使用三乙醇胺或N，N-二甲基乙醇胺以產生堿性環(huán)境。類似地，在日本專利JP 72-321963和JP 49-116017中烷基化苯胺用于同樣目的。US-A 4546205涉及使用吡啶和苯酚組分組成的混合物。
[0008]所提及的穩(wěn)定劑產生堿性環(huán)境并降低酸催化反應的速率。然而，一些穩(wěn)定劑是有毒的，且有時以高劑量使用，優(yōu)選高達0.2%。由于沸點和產物性質，蒸餾脫除通常是不可能的。
[0009]PCT W093/13059描述了使用胺組分與氧結合組分的混合物來穩(wěn)定硫取代的鏈烷醛，所述氧結合組分例如是苯酚、酸或不飽和抗氧化劑如抗壞血酸或胡蘿卜素。然而，應該注意到該方法只有當鏈烷醛中的含水量低于300ppm，優(yōu)選低于10ppm時才有效。
[0010]根據(jù)EP0899258，儲存穩(wěn)定的3_甲硫基丙醛是通過加入形成金屬絡合物的有機飽和酸得到的。所提及的酸性化合物是基于它們的結構能夠絡合金屬的化合物，特別是羥基二羧酸，例如檸檬酸、酒石酸或蘋果酸，也特別是氨基三(亞甲基膦酸)(AMTP)。然而，這個方法的缺點在于為了達到3-甲硫基丙醛的儲存穩(wěn)定性，需要加入添加劑，其可能破壞進一步的加工，并且在儲存后需要進一步純化。
[0011]因此本發(fā)明的目的是提供制備3-甲硫基丙醛的方法，其中至少減少現(xiàn)有技術的缺點。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的這些以及進一步的目的通過一種丙烯醛與甲硫醇反應制備3-甲硫基丙醛的方法實現(xiàn)，其中通過蒸餾除去由丙烯醛和甲硫醇反應產生的雜質和副產物，其特征在于該反應在堿性胺存在下進行，該堿性胺的PKb小于8，在蒸餾前，即轉化反應后，加入酸中和該堿性胺，所述酸的PKa小于5，并且蒸汽壓在20°C下低于lOhPa。
[0013]完全出人意料地，顯示通過使用pKa低于8的堿性胺代替吡啶用于丙烯醛與甲硫醇的反應，可以得到儲存穩(wěn)定的3-甲硫基丙醛，其不需要通過加入添加劑進行穩(wěn)定。
[0014]根據(jù)本發(fā)明方法得到的3-甲硫基丙醛優(yōu)選值得注意的是，在室溫下于不透明容器中儲存5天后，3-甲硫基丙醛的含量相較于儲存前降低少于0.8%，優(yōu)選少于0.5%或少于 0.3%。
[0015]特別優(yōu)選的是，10天內3-甲硫基丙醛含量降低少于0.8%，特別是少于0.5%或少于 0.3%。
[0016]3-甲硫基丙醛含量的測定是本領域技術人員已知的，優(yōu)選可以通過氣相色譜測定。
[0017]pKa定義為酸解離常數(shù)(Ka)的負十進制對數(shù)，而PKb與PKa類似，定義為堿解離常數(shù)(Kb)的負十進制對數(shù)。
[0018]堿解離常數(shù)(Kb)為指示堿在溶液中堿性程度的參數(shù)。堿解離常數(shù)(Kb)可由酸解離常數(shù)(Ka)直接計算。
[0019]Ka.Kb = 1(Γ14
[0020]pKb = -1ogKb
[0021]pKa+pKb = 14
[0022]pKb越小，則堿對于質子的親合性越強。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，丙烯醛與甲硫醇反應需要在pKb小于8的堿性胺的存在下進行。現(xiàn)有技術中使用的吡啶PKb為8.94。因此吡啶不適合用作根據(jù)本發(fā)明所述的丙烯醛與甲硫醇反應制備3-甲硫基丙醛方法的催化劑。
[0024]在優(yōu)選的實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于堿性胺的pKb低于7, pKb低于
6.5, pKb低于6, pKb低于5且非常優(yōu)選pKb低于4。
[0025]根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的實施方式的特征在于該堿性胺為烷基胺，在該情況下認為該烷基胺也必須特征在于PKb低于8，pKb低于7，pKb低于6.5，pKb低于6，pKb低于5且更優(yōu)選PKb低于4。
[0026]特別優(yōu)選的堿性胺選自三乙胺和三甲胺。三甲胺pKb為4.24，三乙胺pKb為3.25。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，在蒸餾純化之前，即轉化反應之后，通過加入酸來中和堿性胺。
[0028]為了獲得在根據(jù)本發(fā)明的方法中制備的3-甲硫基丙醛的儲存穩(wěn)定性，用于中和堿性胺的酸必須是非揮發(fā)性強酸。
[0029]為了本發(fā)明的目的，非揮發(fā)性強酸應理解為是指PKa小于5且20°C下蒸汽壓低于1hPa的酸。
[0030]因此本發(fā)明方法的一個特征是所述在蒸餾前加入以中和堿性胺的酸具有小于5的PKa，且在20°C下蒸汽壓低于lOhPa。更特別地，所述酸的pKa小于3且在20°C下蒸汽壓低于5hPa。
[0031]特別優(yōu)選的酸選自硫酸和磷酸。
[0032]硫酸的pKa為-3 ;20°C下蒸汽壓為1.3hPa。磷酸的pKa為2.16 ;20°C下蒸汽壓為3.8hPa。
[0033]堿性胺不能用鹽酸(pKa-7，20°C下蒸汽壓為190hPa)中和，因為在以真空蒸餾實施所述蒸餾的情況下，會形成氯化氫。
[0034]由于乙酸的存在會導致更高分子量的副產物的形成，用乙酸(pKa4.76，20°C下蒸汽壓為16hPa)中和堿性胺也是不利的。
[0035]用于中和堿性胺的酸的濃度優(yōu)選在1N-2N范圍內。
[0036]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選特征在于酸相對于堿性胺至少以化學計量加入。特別優(yōu)選加入的酸過量0.05% -0.1%。
[0037]根據(jù)本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的實施方式，可以完全避免現(xiàn)有技術的缺點并得到完全儲存穩(wěn)定的3-甲硫基丙醛。
[0038]如DE2158616所公開的，所述蒸餾可以以兩個階段進行。然而，本發(fā)明方法不再需要這種不方便的操作模式。反而，通過單次蒸餾，優(yōu)選通過單次真空蒸餾，3-甲硫基丙醛也可以以儲存穩(wěn)定的質量獲得。
[0039]如以下實施例所示，通過根據(jù)本發(fā)明方法得到的3-甲硫基丙醛是儲存穩(wěn)定的且甚至在長時間運輸后不產生任何改變。
[0040]對比例I
[0041]根據(jù)本發(fā)明，在三乙胺的存在下，使甲硫醇與丙烯醛反應，隨后用硫酸中和并接著真空蒸餾，由此制得3-甲硫基丙醛，但摻入Ippm吡啶用于模仿根據(jù)現(xiàn)有技術存在的雜質。將由此制備的3-甲硫基丙醛在室溫下避光儲存5天。隨后使用氣相色譜測定MMP濃度。純度降低I %。
[0042]對比例2
[0043]在如對比例I所述制備的3-甲硫基丙醛中摻入Ippm乙酸來代替Ippm吡啶。將由此制備的3-甲硫基丙醛在室溫下避光儲存5天。隨后使用氣相色譜測定MMP濃度。純度降低1.2%。
[0044]對比例3
[0045]在如對比例I所述制備的3-甲硫基丙醒中摻入Ippm卩比唳和Ippm乙酸來代替Ippm吡啶，并在室溫下避光儲存8天。純度降低1.3%。
[0046]實施例1
[0047]將根據(jù)本發(fā)明，在三乙胺的存在下，使甲硫醇與丙烯醛反應，隨后用硫酸中和并接著真空蒸餾，由此制得的3-甲硫基丙醛在室溫下避光儲存10天，不加入吡啶或乙酸且不加入其它添加劑。這段時間后測定純度沒有降低。
[0048]實施例2
[0049]將如實施例1所述工業(yè)上制備的3-甲硫基丙醛在環(huán)境溫度下于罐車中運輸一周。到達后，3-甲硫基丙醛的純度沒有改變。無需蒸餾可直接進行進一步的加工。
【權利要求】
1.一種通過丙烯醛與甲硫醇反應制備3-甲硫基丙醛的方法，其中丙烯醛和甲硫醇反應產生的雜質和副產物通過蒸餾除去，其特征在于該反應在堿性胺存在下進行，所述堿性胺的PKb小于8，在蒸餾前加入酸中和所述堿性胺，以及所述酸的PKa小于5，且蒸汽壓在20°C下低于 lOhPa。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述堿性胺的PKb小于6.5。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述堿性胺的pKb小于5。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于所述堿性胺為烷基胺。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述堿性胺選自以下組中:三乙胺和三甲胺。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于所述酸相對于堿性胺至少以化學計量加入。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述酸以過量0.05% -0.1%加入。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于所述酸選自以下組中:硫酸和磷酸。
【文檔編號】C07C323/22GK104230771SQ201410366061
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權日:2013年6月11日
【發(fā)明者】F·蓋格爾, K·P·米勒, F·泰森 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限公司