[发明专利]由甲硫氨酸腈无盐生产甲硫氨酸

说明书

本发明涉及含有60.0‑99.5重量％的用元素Hf的氧化物和元素M的至少一种氧化物稳定的ZrO₂的颗粒催化剂用于甲硫氨酸酰胺至甲硫氨酸的水解反应的用途，其中M＝Ce、Si、Ti或Y，其中所述颗粒催化剂的中值粒径X₅₀在0.8‑9.0mm、优选在1.0‑7.0mm的范围内。本发明还涉及一种用于制备甲硫氨酸的方法，其包括使包含甲硫氨酸酰胺和水的溶液或悬浮液与所述颗粒催化剂接触以提供包含甲硫氨酸和/或可以从其分离甲硫氨酸的其铵盐的反应混合物的步骤。

由于氨基酸作为动物和人类营养的蛋白质构建单元的功能，氨基酸在动物营养中具有根本的重要性。因此，饲料额外地富含氨基酸诸如D,L-甲硫氨酸，这增加了饲料的营养价值。

D,L-甲硫氨酸是一种必须与食物一起摄入的必需氨基酸。作为饲料添加剂，它有助于为农场动物、尤其是家禽和猪提供高效、健康和环保的营养物质。因此，就为不断增长的全球人口提供可持续地供应动物蛋白而论，D,L-甲硫氨酸也是一个重要的构建单元。因此，一种也非常适合大规模工业化的价格低廉的合成D,L-甲硫氨酸的方法具有重要意义。

现有技术

在工业规模上，甲硫氨酸经由Bucherer-Bergs反应以化学方式产生，Bucherer-Bergs反应是Strecker合成的一种变体。将起始物质3-甲硫基丙醛(MMP，由2-丙烯醛和甲硫醇生产)、氢氰酸(氰化氢)、氨和二氧化碳转化为5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲(甲硫氨酸乙内酰脲)。甲硫氨酸乙内酰脲的水解需要苛刻的条件和化学计量量的碱，该碱通常是氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钾。根据众所周知的方法，甲硫氨酸通过用硫酸中和而从水解产物中的其钠盐或钾盐中释放出来，其可以作为沉淀物从含有该钠盐或钾盐的母液中滤出。副产品硫酸钠或硫酸钾必须被回收或在别处处理。

根据众所周知的Degussa碳酸钾循环工艺，通过用二氧化碳处理水解产物来从其钾盐中最终释放出甲硫氨酸，从而可以将甲硫氨酸沉淀物从含有碳酸钾和碳酸氢钾的母液中滤出(US 5,770,769)。后者可以被回收，但需要大量盐水溶液的循环。此外，甲硫氨酸乙内酰脲形成和水解的条件是苛刻且高耗能的，其中温度高达超过200℃，因此仍然需要一种可以大规模工业化实施且几乎没有或没有这些缺点的方法。

使用各种金属氧化物催化剂由甲硫氨酸酰胺生产甲硫氨酸已经在若干专利申请中提出。

WO2001060788 A1揭示了一种总体甲硫氨酸方法，其中2-氨基-4-(甲硫基)丁腈(甲硫氨酸腈；MMP-氨基腈；MMP-AN)由2-羟基-4-(甲硫基)丁腈(MMP-氰醇，MMP-CN)和氨生产并在丙酮的存在下用碱金属氢氧化物水解，形成甲硫氨酸酰胺，甲硫氨酸酰胺进而在含钛催化剂、特别是二氧化钛的帮助下进一步水解为甲硫氨酸铵。由此，氨被释放并排出，从而得到作为最终产品的固体甲硫氨酸。尽管最后步骤中的反应温度为100℃，但转化并不完全，并且该描述并不能得到任何关于反应中甲硫氨酸的实际选择性和产率的结论，从而不期望的甲硫氨酸酰胺残余物留在最终产品(表1，WO2001060788A1)。

WO2001060789 A1中揭示了与WO2001060788 A1中描述类似的得到甲硫氨酸的总体方法，其中公开了所用含二氧化钛的催化剂的生产及其在由甲硫氨酸酰胺生产甲硫氨酸的总体方法中的用途。然而，转化率为98％，但该描述并不能得到任何关于反应中甲硫氨酸的实际选择性和产率的结论。

此外，WO2001060790 A1中揭示了与WO2001060788 A1中描述类似的得到甲硫氨酸的总体方法，其中此处显示了另外的变体，其中仅在采用酸性离子交换树脂使甲硫氨酸酰胺水解形成甲硫氨酸-铵/碱金属盐混合物之后将来自甲硫氨酸酰胺阶段的碱金属残留物分离。同样，转化率为98％，但该描述不能得到任何关于反应中甲硫氨酸的实际选择性和产率的结论。