一種無臭的蛋氨酸的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種不使用不產(chǎn)生臭味物質(zhì)的蛋氨酸合成路線：3-氯丙醛與氫氰酸和碳酸氫銨反應合成5-(β-氯乙基)乙內(nèi)酰脲。5-(β-氯乙基)乙內(nèi)酰脲與硫脲反應得到硫脲鎓鹽后再與硫酸二甲酯反應合成5-(β-甲硫基乙基)乙內(nèi)酰脲。5-(β-甲硫基乙基)乙內(nèi)酰脲堿水解后中和結晶、除鹽再結晶得到蛋氨酸。合成路線不使用也不產(chǎn)生甲硫醇、硫化氫等臭味物質(zhì)有利于環(huán)保。
【專利說明】一種無臭的蛋氨酸的合成方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明為一種無臭的蛋氨酸的合成方法。本發(fā)明蛋氨酸合成方法包括以下步驟： 3-氯丙醛與氫氰酸和碳酸氫銨水溶液反應得到5- ( β -氯乙基）乙內(nèi)酰脲，再與硫脲反應然 后與硫酸二甲酯反應得到5-( β -甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲，然后5-( β -甲硫基乙基）乙內(nèi) 酰脲加堿水解，中和結晶得到蛋氨酸產(chǎn)品。

【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的蛋氨酸生產(chǎn)方法都是以丙烯醛、甲硫醇為原料生產(chǎn)甲硫基丙醛，然后 再通過氰氨化反應最后獲得蛋氨酸產(chǎn)品。惡臭的甲硫醇對環(huán)境影響很大。中間體甲 硫基丙醛必須精餾除臭避免惡臭物質(zhì)對后續(xù)產(chǎn)品產(chǎn)生影響。文獻（J. Amer. Chem. Soc. 1944 (66) 511-512)用3, 6-雙-(β -氯乙基）-2, 5-二酮哌嗪為原料與硫脲反應然后與 硫酸二甲酯反應獲得甲硫基取代的中間體，然后水解得到蛋氨酸。但是該合成路線的中間 體需要以丁內(nèi)酯衍生物為原料，通過多步合成反應才能得到，合成路線長收率低而且原料 成本高沒有工業(yè)價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明以3-氯丙醛為原料進行合成反應。3-氯丙醛可以用氯化氫與丙烯醛加成 獲得，也可以用氯乙烯與C0和H 2進行氫甲酰化反應獲得。本發(fā)明用硫脲和硫酸二甲酯代 替甲硫醇，雖然比用甲硫醇（用甲醇和硫化氫生產(chǎn)）的傳統(tǒng)工業(yè)過程成本高，但生產(chǎn)過程不 接觸有臭味的硫化氫和惡臭的甲硫醇，原料、產(chǎn)物及三廢處理簡單。對于有氫氰酸的蛋氨酸 合成工廠，可以用氰化物與硫磺反應制備硫氰酸銨，硫氰酸銨加熱轉晶獲得硫脲，整個過程 不接觸臭味物質(zhì)，生產(chǎn)成本也可以得到控制。
[0004] 本發(fā)明采用以下的合成路線： 將3-氯丙醛與氫氰酸和碳酸氫銨溶液在50-KKTC合成5-(β -氯乙基）乙內(nèi)酰脲，力口 入硫脲在70-100°C反應得到硫脲鎗鹽，然后加硫酸二甲酯并滴加液堿控制pH值反應得到 5-(β-甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲溶液，再加堿在130-200°C在加壓條件水解得到蛋氨酸鈉鹽 溶液，通過調(diào)pH值、結晶、濃縮、甲醇提取除鹽、再結晶等過程得到蛋氨酸產(chǎn)品。
[0005] 現(xiàn)詳細說明本發(fā)明技術方案： 第一步：反應合成5-(β-氯乙基）乙內(nèi)酰脲。反應分兩步進行。首先將3-氯丙醛滴 加到氫氰酸水溶液中，與弱酸性的氫氰酸加成獲得氰醇中間體。在弱酸性條件反應避免活 潑的醛在堿性條件發(fā)生縮聚副產(chǎn)物。然后將過量的碳酸氫銨加入反應液中升溫發(fā)生環(huán)合 反應生成5-(β-氯乙基）乙內(nèi)酰脲。后一步反應在中性到弱堿性條件進行。pH值不超過 8(碳酸氫銨的pH值）。反應溫度控制在100°C以下。堿性太強除了會使醛縮聚外，還會破 壞氯基團。反應溫度超過l〇〇°C會使氯基團與過量氨反應生成副產(chǎn)物。因此必須控制溫度 和堿度。在環(huán)合反應溫度下，過量的碳酸氫銨會揮發(fā)產(chǎn)生氨和二氧化碳氣體，需要密閉反 應釜帶壓反應。反應完成后，放出過量氨和二氧化碳氣體，然后用真空抽吸能除去過量碳酸 氫銨及氫氰酸。在控制好的反應條件下，液相色譜分析表明反應物β-氯丙醛完全轉化為 氯乙基）乙內(nèi)醜脈。
[0006] 第二步：甲硫基化合成5- ( β -甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲。向上一步得到的5- ( β -氯 乙基）乙內(nèi)酰脲溶液中加入硫脲，摩爾比為約1 : 1，然后加熱到70-KKTC進行縮合反應。 反應溫度越高反應時間越短，通常需要5-10小時完成縮合反應獲得硫脲鎗鹽中間體。反應 過程用液相色譜監(jiān)測。反應完成后，反應溶液降溫到l〇°C以下，滴加硫酸二甲酯進行甲基 化反應。同時滴加液體NaOH控制pH值為7-8。滴加時反應溫度控制在10-20°C。滴加完 成后在室溫繼續(xù)攪拌完成反應。氯代物與硫脲的縮合反應必須控制氯代物與硫脲為等摩爾 t匕。反應過程硫脲有少量分解因此氯代物少量過量。如果硫脲過量，必須補加氯代物溶液 使過量硫脲反應完全。如果在過量硫脲存在下繼續(xù)進行甲基化反應，將會生成惡臭的甲硫 醇，因此必須避免甲基化反應時存在硫脲。如果氯代物過量過多，反應總收率降低。而且氯 代物通過下一步水解反應得到4-羥基氨基酸。最后的溶液中過量的4-羥基氨基酸將會和 主產(chǎn)物蛋氨酸同時析出影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此氯代物也不能過量太多，最佳的反應條件為等 摩爾比。
[0007] 第三步：水解結晶獲得蛋氨酸產(chǎn)品。往上一步獲得的5-(β_甲硫基乙基）乙內(nèi)酰 脲溶液中加入NaOH，乙內(nèi)酰脲與NaOH的摩爾比為1 : 2-3. 5,密閉反應釜加熱到130-200°C 帶壓進行水解反應，水解反應完全后，用硫酸或鹽酸中和反應液到pH 6,冷卻到40°C結晶 得到蛋氨酸第一批蛋氨酸產(chǎn)品。結晶后母液真空濃縮后加鹽酸調(diào)pH值為1，真空蒸干，加甲 醇提取，過濾除鹽。甲醇溶液濃縮，用三乙胺調(diào)到中性，第二批蛋氨酸析出。5-(β-甲硫基 乙基）乙內(nèi)酰脲水解制備蛋氨酸的反應已經(jīng)有很多專利研究報道。本發(fā)明由于幾步反應連 續(xù)在同一溶液中進行，上一步甲硫化反應已經(jīng)產(chǎn)生等摩爾的氯化鈉和硫酸鈉，水解反應中 和后又產(chǎn)生2摩爾以上的鈉鹽，最終獲得的蛋氨酸溶液中鹽含量較高，第一次結晶蛋氨酸 時必須控制條件使無機鈉鹽留在母液中。加鹽酸使蛋氨酸成穩(wěn)定的鹽酸鹽后，真空蒸干母 液，甲醇提取過濾除掉無機鹽，三乙胺調(diào)節(jié)甲醇溶液為中性結晶可以獲得第二批蛋氨酸。有 機雜質(zhì)留在甲醇母液中，三乙胺鹽酸鹽也溶解在甲醇中。無機鹽以固體形態(tài)濾除也比較容 易處理，整個工藝的廢水量很少。
[0008] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：本發(fā)明以3-氯丙醛為原料通過 5-( β -氯乙基）乙內(nèi)酰脲中間體合成蛋氨酸的合成路線還沒有報道過。通過硫脲和硫酸二 甲酯與氯代中間體反應引入甲硫基團，避免使用惡臭的甲硫醇中間體。通過控制反應條件 使反應過程不產(chǎn)生甲硫醇等臭味物質(zhì)。整個合成過程避開臭味物質(zhì)能有效保護環(huán)境，三廢 處理成本低，對環(huán)境的污染小。

【具體實施方式】
[0009] 實施例：在室溫下將93克3-氯丙醛（lmol)滴加到94. 5克30%氫氰酸（1. 05mol) 水溶液中攪拌反應1小時，用水冷控制溫度不超過30°C，加入240克碳酸氫銨（3mol)和100 克水，密閉反應釜，攪拌升溫80°C反應1小時，放出過量氨氣和二氧化碳氣，真空抽出50克 水，攪拌下冷卻反應釜，有大量固體析出為5-(β-氯乙基）乙內(nèi)酰脲。
[0010] 向反應液中加入76克硫脲（lmol)，攪拌升溫90°C反應6小時，分析表明硫脲已 經(jīng)完全反應，得到氯化硫脲鎗鹽溶液。將硫脲鎗鹽溶液降溫到l〇°C以下，滴加硫酸二甲酯 126克（lmol)同時滴加30%氫氧化鈉溶液控制pH值為7-8,滴加過程控制溫度10-20°C，然 后在室溫反應2小時使反應完全并用氫氧化鈉溶液控制最終pH值為8,得到甲硫化中間體 5-(β-甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲。
[0011] 向反應液中加入120克固體氫氧化鈉（3mol)，攪拌加熱，密閉反應釜升溫150°C反 應2小時，降溫加活性炭熱過濾脫色，加80%硫酸調(diào)pH值為6,冷卻到40°C結晶得到第一批 蛋氨酸產(chǎn)品。結晶母液加熱抽真空脫水，體積減小一半時加濃鹽酸調(diào)pH為1，用蒸汽加熱防 止局部過熱，繼續(xù)抽真空濃縮至干，將固體攪拌降溫并加入200毫升甲醇溶解蛋氨酸鹽酸 鹽，過濾除掉無機鹽。將三乙胺滴加到蛋氨酸鹽酸鹽甲醇溶液中直到溶液用剛果紅檢測為 中性，冷卻到5°C析出大量固體為第二批蛋氨酸產(chǎn)品。合并兩批蛋氨酸產(chǎn)品有114克，純度 為97%，以3-氯丙醛計總收率為74%。
【權利要求】
1. 一種無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征在于：3-氯丙醛和氫氰酸、碳酸氫銨反應合 成5-(β-氯乙基）乙內(nèi)酰脲；5-(β-氯乙基）乙內(nèi)酰脲和硫脲反應合成硫脲鎗鹽然后與 硫酸二甲酯反應合成5-(β -甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲；5-(β -甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲堿水 解后中和結晶、濃縮除鹽再結晶得到蛋氨酸產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權利要求1所述無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征是所用的起始原料是3-氯丙 醛，并用該起始原料合成5-(β -氯乙基）乙內(nèi)酰脲中間體。
3. 根據(jù)權利要求1所述無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征是3-氯丙醛和氫氰酸、碳酸 氫銨反應采用高濃體系帶壓進行，反應完后通過放出二氧化碳和氨氣然后真空蒸水，除去 過量碳酸氫銨和氫氰酸從而不影響后續(xù)反應。
4. 根據(jù)權利要求1所述無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征是通過5-(β-氯乙基）乙內(nèi) 酰脲與硫脲和硫酸二甲酯反應合成蛋氨酸的通用中間體5-( β -甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲而 不使用甲硫醇、硫化氫臭味物質(zhì)。
5. 根據(jù)權利要求1所述無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征是在甲硫基化反應時，控制 反應條件使硫脲完全反應生成氯化鎗鹽而不過剩，避免了過剩硫脲與硫酸二甲酯反應產(chǎn)生 甲硫醇臭味物質(zhì)。
6. 根據(jù)權利要求1所述無臭的蛋氨酸的合成方法，其特征是幾步反應在同一溶液中進 行。
【文檔編號】C07C319/20GK104193661SQ201410477479
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】王洪林 申請人:云南大學