[发明专利]制备甲硫氨酸的方法

说明书

本发明涉及由甲硫氨酸乙内酰脲制备甲硫氨酸的方法的改善。

甲硫氨酸为人类必需的氨基酸，因此它必须由人类饮食来提供。但甲硫氨酸的主要市场是每年以成千上万吨生产的动物营养物。其基本上是通过化学合成来制备。

已知用于获得甲硫氨酸的化学方法之一参见例如US2557920A，其包括通过碱性水解或皂化反应将甲硫氨酸乙内酰脲转化为甲硫氨酸盐，随后对甲硫氨酸盐中和至甲硫氨酸的步骤。甲硫氨酸乙内酰脲的水解反应在苏打和/或碳酸钠的存在下于水相中进行。随着二氧化碳和氨的同时除去而发生水解反应，产生甲硫氨酸盐，即甲硫氨酸钠。从水解介质中除去二氧化碳和氨，随后将含有甲硫氨酸盐的水解反应介质通过硫酸中和以产生甲硫氨酸。随后对甲硫氨酸进行分离并通过结晶纯化。

上述步骤的常规反应条件如下：

在150至200℃之间的温度下，碱性水解可在过量的氢氧化钠的存在下进行，该用量为1.3至3.5当量，优选1.7至2.5当量。

在从皂化介质中除去氨和二氧化碳后，通常在70至130℃的温度下通过加入浓硫酸进行中和反应直至获得pH值在3至6之间。因此，甲硫氨酸可通过结晶、其后通过冷却进行提纯。所以，在30至50℃下，通过过滤从形成的硫酸钠中分离出甲硫氨酸。

这种合成方法的主要缺点是在中和结束时形成大量的硫酸钠，其不能在制备甲硫氨酸的过程中循环使用且难于回收。

现有技术提供了针对该问题的一些解决方案，其中有制备甲硫氨酸钠的水溶液(替代固体甲硫氨酸)的若干方法。根据这些方法，在苏打的存在下进行甲硫氨酸乙内酰脲的皂化反应，并且将在碱性水解的过程中形成的部分碳酸钠分离出并可循环用于皂化步骤，从而获得富集少量碳酸钠的甲硫氨酸盐水溶液。因此，根据US4391987A，在-10℃至5℃的温度范围内通过冷沉淀分离出碳酸钠。这种方法具有的缺点是使用制冷剂且必须对高于100℃的皂化溶液进行冷却，导致了明显高的能量成本。US6126972A提供了对所述分离的改善方法，通过浓缩皂化溶液以便对碳酸钠进行热沉淀(100-130℃)并通过热过滤(100-130℃)对其分离。所述分离的目的是获得此后可通过流化床制粒的甲硫氨酸钠。

本发明涉及开发一种制备高纯度固体甲硫氨酸的方法，该方法具有的优点在于，对于同等重量的动物营养物而言，固体甲硫氨酸相比较于其盐(甲硫氨酸钠)更加高效，且迄今为止，在甲硫氨酸盐中和至甲硫氨酸的过程中过量硫酸钠作为副产物生成的缺点还没能够总是被克服。

本发明提供了一种包括附加步骤的用于制备甲硫氨酸的方法的方案，其能够显著地降低所形成的硫酸钠的量。该方法可在工业规模上通过连续法或间歇法进行。甲硫氨酸的产率几乎是定量的，且甲硫氨酸的品质不受所带来的改性影响。

因此，本发明的方法包含甲硫氨酸乙内酰脲在水相中的碱性水解、NH₃和CO₂从水解介质的去除、以及甲硫氨酸盐的中和，所述方法包括在除去NH₃和CO₂后对水解反应介质进行浓缩的步骤，该浓缩能够沉淀出Na₂CO₃，随后分离出所述Na₂CO₃以在之前的碱性水解步骤中循环使用。因此，本发明的方法中的碱性水解步骤在NaOH和Na₂CO₃的存在下进行，其一方面显著地减少了所需的苏打的量，该减少通过由方法本身供给的碳酸钠而进行补偿，另一方面，降低了在中和结束时形成的硫酸钠的量。可测定出每千克所制备的甲硫氨酸减少20至50％(m/m)的硫酸钠的量。

水解介质包含甲硫氨酸钠和碳酸钠，两者具有不同的溶解性，取决于温度和他们各自的浓度。困难在于，可重复地兼顾最大量的碳酸钠的结晶和最小量的甲硫氨酸钠的结晶，这会决定甲硫氨酸盐中和至甲硫氨酸的条件。发明人首先观察到在合成甲硫氨酸的工业方法中可插入提取碳酸钠的步骤，目的是解决硫酸钠的共同生产问题，并且它们还限定了达到上述折衷的最优条件，目的是不影响获得甲硫氨酸的中和步骤的产率。反应条件在下文中记载且可单独或结合考虑。