[发明专利]2-羟基-4-甲硫基丁腈制备D,L-蛋氨酸的方法

说明书

本发明提供一种2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈制备D,L‑蛋氨酸的方法，以2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈为原料，两步催化水解，第一步含氨低温水解得到2‑氨基‑4‑甲硫基丁酰胺，第二步高温水解得到D,L‑蛋氨酸，水解反应过程腈相对稳定，不易聚合，水解更彻底，转化率高，而且产品颜色白、品质高，有更好的竞争优势。本发明使用固体催化剂，固体催化剂循环使用，使用寿命大大延长，循环套用20次仍然保持较高的活性，经济效益较现有技术明显提高。本发明采用2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈为起始原料，更利于原料的存储；制备过程不产生无机盐，且对氨、蒸出水、母液和催化剂的全循环套用，“三废”少，经济环保。

技术领域

本发明涉及一种2-羟基-4-甲硫基丁腈制备D,L-蛋氨酸的方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

D,L-蛋氨酸，在饲料中作为氨基酸类饲料添加剂，是一种动物营养剂，用于蛋白质的合成，可以提高饲料转换率、动物生长率和家禽产蛋率。它可促进禽畜生长、增加瘦肉量、缩短饲养周期，加有蛋氨酸的动物饲料能在短时间内帮助动物快速成长，节省大约40％的饲料。除此之外，蛋氨酸可抑制肝脏和动脉中脂肪的积累，促进脂质的代谢和大脑、心脏、肾的血液循环、促进消化、解毒、排泄毒性物质、重金属等；每天使用量为800-1600mg时，可抗抑郁；在骨、关节疾病中有抗炎症的作用，并促进关节的康复；防脱发等。因此，蛋氨酸广泛应用于饲料、医药、食品和化妆品等领域。

目前，D,L-蛋氨酸的生产方法主要包括化学合成法、生物发酵法、酶催化法，其中化学合成法最为常见。公知的化学合成方法有两种。第一种是以氰化物、甲硫基代丙醛、碳铵或等原料直接合成5-(β-甲硫基乙基)乙内酰脲(简称“海因”)后经碱解及酸化获得，或氰化氢与甲硫基代丙醛先制备得2-羟基-4-甲硫基丁腈(简称“氰醇”)，后者与碳铵合成海因后经碱解及酸化获得。上述方法经海因碱解及酸化获得D,L-蛋氨酸时，会消耗大量碱，同时产生大量低附加值的无机盐，而且料液循环量大，能耗高。第二种是2-氨基-4-甲硫基丁腈(简称“氨基丁腈”)催化水解制备2-氨基-4-甲硫基丁酰胺(简称“氨基丁酰胺”)，然后进一步水解制得D,L-蛋氨酸。由于氰醇和氨基丁腈的α位有氨基或者羟基，氨基或者羟基都是吸电子基团，对相邻腈基的影响较大，与其他此类腈化合物在性质上有明显区别，因而常规催化剂难以催化氨基丁腈的水解。

中国专利CN1211360C公开了一种制备D,L-蛋氨酸的方法，具体为：在酮类催化剂和氢氧根型的碱性树脂存在下水合甲硫氨酸氨基腈，先得到甲硫氨酸氨基酰胺，再通过氨水解催化剂或氧化物催化水解或酶催化途径，将甲硫氨酸氨基酰胺水解成甲硫氨酸铵，最后去除氨，得到D,L-蛋氨酸。该方法收率低，第一步水解收率只有82.3％，催化剂酮和反应物料互溶，存在催化剂分离回收困难的问题，氢氧根型离子交换树脂需加碱再生成盐；第二步化学法催化效果较差，催化水解收率也只有85％，整个工艺不适合于工业化生产。

中国专利CN1400966A公开了一种制备D,L-蛋氨酸的方法，具体为：2-羟基-4-甲硫基丁腈与纯的氨接触制备2-氨基-4-甲硫基丁腈，反应结束后，除去过量的氨，然后在酮和金属碱氢氧化物的存在下，水解制备氨基丁酰胺后，除去所有未反应的酮、氨和水，再在含有钛的催化剂的存在下使该甲硫氨酸酰胺发生水解，得到甲硫氨酸铵，再从甲硫氨酸铵盐中释放出甲硫氨酸。该方法采用酮为催化剂，由于催化剂和反应物料互溶，催化剂分离回收困难；金属碱氢氧化物导致最终加酸酸化而成盐；同时催化剂的催化效果较差，甲硫氨酸收率低，不适合于工业化生产。

中国专利CN107108487A公开了一种制备D,L-蛋氨酸的方法，具体为：在铈的氧化物催化剂存在下采用一锅法由2-氨基-4-甲硫基丁腈经一步水解制备D,L-蛋氨酸；该方法存在的问题是水解过程中产生了腈的聚合，形成了有色物质导致水解液颜色深，进而影响产品品质，同时水解不够彻底，收率偏低，而且水解时间长，催化剂使用寿命短。