水解5-（2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及水解5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] D，L-蛋氨酸又名甲硫氨酸，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位之一，是必需氨基酸中唯一 含有硫的氨基酸，除了參與動(dòng)物體內(nèi)甲基的轉(zhuǎn)移、磷的代謝和腎上腺素、膽堿、肌酸的合成 外，還是合成蛋白質(zhì)和胱氨酸的原料。蛋氨酸廣泛用于醫(yī)藥、食品、飼料和化妝品等領(lǐng)域，其 中作為飼料添加劑的用量很大，全球蛋氨酸的需求量達(dá)到了 160萬噸/年，中國的蛋氨酸 2015年蛋氨酸的需求量超過了 14萬噸，而目前我國除了重慶紫光化工的11萬噸蛋氨酸外， 我國的蛋氨酸還需要大量的從國外進(jìn)口。
[0003] 采用海因法制備蛋氨酸的公司主要有贏創(chuàng)、安迪蘇、住友、紫光化工以及俄羅斯 伏爾加，其中贏創(chuàng)德固賽和日本住友采用了氫氰酸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氰化鈉或者氰化鉀與3-甲 硫基丙醛反應(yīng)生成氰醇，再與二氧化碳、氨反應(yīng)生成5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲，為了 避免副產(chǎn)物的生產(chǎn)，尤其是蛋氨酸二肽鹽和甲硫氨酸二酮哌嗪的生成，至少2倍當(dāng)量（以 5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲計(jì)）的碳酸鉀水解5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲，然后二 氧化碳中和蛋氨酸鉀，分離蛋氨酸與碳酸氫鉀，含蛋氨酸的碳酸氫鉀母液循環(huán)至5-(2_甲 硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水解步驟，整個(gè)工藝幾乎沒有大量的廢水廢渣外排，是一種比較清 潔的、低生產(chǎn)成本的蛋氨酸生產(chǎn)工藝，但是由于使用大量的碳酸鉀水解5-(2_甲硫基乙 基）-乙內(nèi)酰脲，導(dǎo)致二氧化碳中和時(shí)產(chǎn)生大量的碳酸氫鉀，因此蛋氨酸的單次取出率不 高，母液的循環(huán)量較大。
[0004] 法國安迪蘇、中國紫光化工和俄羅斯伏爾加的蛋氨酸生產(chǎn)工藝是以氰醇、二氧化 碳、氨或者氰化鈉、3-甲硫基丙醛、二氧化碳、氨為原料，制備5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰 脲，同樣是為了避免副產(chǎn)物的生產(chǎn)，尤其是蛋氨酸二肽鹽和甲硫氨酸二酮哌嗪的生成，至少 加入1. 6~3. 0當(dāng)量氫氧化鈉水解5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲，水解生成含碳酸鈉和蛋 氨酸鈉的皂化液，經(jīng)硫酸酸化、結(jié)晶，分別得到蛋氨酸和硫酸鈉，雖然該生產(chǎn)工藝操作較為 容易，但是為了使其5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲完全水解，需使用過量的氫氧化鈉（理 論上，氫氧化鈉與5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲的摩爾比為1:1)，必然導(dǎo)致副產(chǎn)大量的硫 酸鈉，增加原料單耗及其生產(chǎn)成本。
[0005] 專利US2527366公開了一種利用氫氧化鋇水溶液在高溫高壓條件下水解5-(2_甲 硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲制備蛋氨酸的生產(chǎn)工藝。然而這一過程消耗大量的昂貴的氫氧化鋇， 并且最后副產(chǎn)低價(jià)值的硫酸鋇以及蛋氨酸的收率并不理想，得到的蛋氨酸產(chǎn)品顏色較深。
[0006] 此外，從專利US2557920得知，制備a-氨基酸可以通過氫氧化鈉水解相應(yīng)的海 因，然而通常情況下，每1摩爾的海因完全水解成a-氨基酸鈉需要3摩爾的氫氧化鈉。
[0007] 針對(duì)以上工藝存在的問題，本研究人員經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在水解 5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲過程中，增加氨或者氨水的用量，可以大大降低金屬堿的使 用量及其增加蛋氨酸的收率，并且可以降低副產(chǎn)無機(jī)鹽的產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供水解5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲的方法，以 至少含氨或者氨水的無機(jī)堿在高溫高壓條件下水解5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水溶液 或者含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水溶液，然后回收氨，制的 蛋氨酸鹽水溶液，該方法簡(jiǎn)單，可以大大降低金屬無機(jī)堿的使用量，并增加蛋氨酸的收率， 同時(shí)可以降低副產(chǎn)無機(jī)鹽的產(chǎn)量。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0010]水解5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲的方法，將5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水 溶液或者含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水溶液在至少含有氨 或氨水的無機(jī)堿溶液中，在溫度為160°C~200°C，壓力為0. 5~4. 5MPa條件下充分水解， 優(yōu)選的，水解時(shí)間為10~120min;更優(yōu)選的，在溫度為180~190°C條件下水解15min。
[0011] 本發(fā)明利用5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水解時(shí)，適當(dāng)?shù)脑黾影被虬彼怯兄?于水解的進(jìn)行，并且還有益于減少金屬無機(jī)堿的使用量，如果在不含氨或氨水條件下，水 解5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲至少需要2當(dāng)量金屬無機(jī)堿（如氫氧化鈉），如堿不夠， 5_(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水解過程中將會(huì)主要產(chǎn)生下列副產(chǎn)物：
[0012]
[0013]然而，現(xiàn)有技術(shù)中這些副產(chǎn)物只能過量的強(qiáng)堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀作用 下水解為蛋氨酸鹽。本發(fā)明研究人員在實(shí)驗(yàn)過程中驚奇的發(fā)現(xiàn)，蛋氨酸二肽、甲硫氨酸二酮 哌嗪能夠在氨水的作用下，經(jīng)過高溫高壓的條件下發(fā)生分解反應(yīng)，分解為蛋氨酸，而整個(gè)過 程中不消耗氨，這足以改變目前5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水解需要至少2當(dāng)量的氫氧 化鈉或者氫氧化鉀，在水解時(shí)加入一定量的氨或者氨水，可以改變其水解平衡體系向蛋氨 酸方向進(jìn)行，氨或者氨水可以代替部分的氫氧化鈉或者氫氧化鉀，其反應(yīng)式如下：
[0014]
[0015] 本發(fā)明中，所述無機(jī)堿溶液中還可以含有金屬無機(jī)堿，所述金屬無機(jī)堿為氫氧化 鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈣、氧化鈣、氧化鋇、氫氧化鋇中 的至少一種。優(yōu)選的，所述無機(jī)堿溶液為氨或者氨水與鈉或者鉀無機(jī)堿的混合液。
[0016] 本發(fā)明中，金屬無機(jī)堿與5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲的投料摩爾比為0.0~ 1.5:1.0,優(yōu)選的，所述的氨或者氨水與5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲的投料摩爾比為 1. 0 ~30:1. 0〇
[0017] 本發(fā)明中所述的含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水溶 液中5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲與碳酸鹽或者碳酸氫鹽的摩爾比為1:0. 5~0. 6或者 1:1.0~1.2,其pH在8.0~10. 5之間；所述含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5-(2-甲硫基乙 基）-乙內(nèi)酰脲水溶液中5- (2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲含量為10wt%~20wt%，碳酸鹽或 者碳酸氫鹽含量為4wt%~8wt%。
[0018] 優(yōu)選的，所述5- (2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水溶液是以甲硫基丙醛、氫氰酸、二氧 化碳、氨為原料制備；所述含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲水溶 液是以甲硫基丙醛、堿金屬氰化物、二氧化碳、氨為原料制備，所述的堿金屬氰化物為氰化 鈉或者氰化鉀。
[0019] 本發(fā)明中，所述水解后還包括回收二氧化碳和氨，由于氨在水解前后是沒有損 失，所以回收的氨至少等于所加的氨的量，為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，將回收的氨循環(huán)至 5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水解步驟。
[0020] 本發(fā)明中，含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5_(2_甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水溶液還可 以按如下方法水解，將含有碳酸鹽或者碳酸氫鹽的5-(2-甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲水溶液加 熱至160 °C~200 °C，反應(yīng)10~30min，泄壓排除水解產(chǎn)生的二氧化碳和氨；然后向水解液 中加入相當(dāng)于5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲摩爾量0. 0~1. 0倍的氫氧化鈉或者氫氧化鉀 和相當(dāng)于5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲摩爾量1. 0~25倍的氨或者氨水在160°C~200°C 條件下繼續(xù)充分水解，優(yōu)選的，水解時(shí)間為15~30min。而水解5-(2-甲硫基乙基）-乙內(nèi) 酰脲反應(yīng)過程中不需要放氣排除二氧化碳和氨。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過在水解5-(2_甲硫基乙基）-乙內(nèi)酰脲過程中 加入適量的氨或者氨水，能夠有效的降低金屬堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀或者碳酸鉀的使用 量，在降低堿的使用量的同時(shí)，還能夠減少副產(chǎn)物的生成，如蛋氨酸二肽鹽、甲硫氨酸二酮 哌嗪的生產(chǎn)，提高蛋氨酸鹽的收率，并且能夠有效的降低蛋氨酸生產(chǎn)過程中無機(jī)鹽的副產(chǎn)， 間接降低酸堿使用量，并且氨在整個(gè)水解過程中并沒有消耗加入的氨或者氨水，能夠通過 簡(jiǎn)單的方法回收再利用。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法， 通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 將500克的5_(甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲（0.3856摩爾）水溶液（5_(甲硫基 乙基）-乙內(nèi)酰脲含量為13. 42wt%，碳酸鈉含量為4. 10wt% )、16. 1克96 %的氫氧化鈉 (0.386摩爾）和210g的25%氨水（3. 08摩爾）加入1000ml的高壓反應(yīng)釜中，密閉反應(yīng)釜， 立即升溫至180°C，保溫?cái)嚢?5分鐘，然后冷卻至室溫（18~25°C)，泄壓至常壓（lOOKPa)， 得到淡黃色液體，其pH為10. 8。經(jīng)過高效液相色譜檢測(cè)，其中蛋氨酸的收率為99. 5%，蛋 氨酸二肽（Nuethionyl-methionine)的收率為 0.56%〇
[0025] 對(duì)比實(shí)施例1
[0026] 將500克的5_(甲硫基乙基）_乙內(nèi)酰脲（0.3856摩爾）水溶液（5_(甲硫基 乙基）-乙內(nèi)酰脲含量為13. 42wt%，碳酸鈉含量為4. 10wt% )和16. 1克96%的氫氧 化鈉（0.386摩爾）加入1000ml的高壓反應(yīng)釜中，密閉反應(yīng)釜，立即升溫至180°C，保 溫?cái)嚢?5分鐘，然后冷卻至室溫（18~25°C)，泄壓至常壓（lOOKPa)，得到淡黃色液 體，其pH為10. 1。經(jīng)過