[发明专利]用于制备肌酸或肌酸－水合物的方法

说明书

本发明涉及一种通过肌氨酸钠或肌氨酸钾与氨基氰反应来制备肌酸或肌酸一水合物的方法。

肌酸[N-脒基肌氨酸]是一种主要存在于脊椎动物的肌肉组织中的天然物质。和磷酸肌酸一样，它形成肌肉的一种重要的能量储备。因此，肌酸尤其被运动员用作食物添加物。

肌酸的工业制法是通过肌氨酸或肌氨酸钠或肌氨酸钾与氨基氰或O-甲基异脲的反应实施的，这特别在Ull man的“工业化学百科全书”第5版，卷A 12，552 VCH-Verlagsgesellschaft，Weinheim(1987)，以及下列专利的说明书：US 2,654,779，EP-A-0 754 679和JA 53-077364中及在那些文献中继续引用的文献中有所描述。

根据上述提及的现有技术，反应在碱性条件下发生，pH在9-10之间是有利的。在水溶液反应中，具有大于10的pH的用工业方式生产的肌氨酸钠或肌氨酸钾溶液，通过加入无机酸或有机酸进行pH的调节，尤其是通过加入盐酸或硫酸的水溶液，以及通过乙酸或甲酸加以调节。

盐酸的强腐蚀性使得必须使用贵重的材料，如搪瓷反应器或特殊的玻璃设备。通过硫酸调节pH能够导致硫酸钠析出，因此对肌酸产品的纯度造成不利影响。使用有机酸如甲酸和乙酸导致由有机碳造成的废水污染的增加，出于生态原因，在大规模工业过程的废水中有机碳含量应尽可能的保持越低越好。另外，用上述提及的酸调节pH使得在测量及调节技术上不得不花费可观的开支。

因此，本发明的一个目的为使得可以利用一种便宜并且简单的方法来实现用于制备肌酸或肌酸—水合物的方法，所述方法没有上面概括的缺点。

我们已经发现该目的是通过一种利用肌氨酸钠或肌氨酸钾与氨基氰在20-150℃的温度下及pH在7.0-14.0之间的反应来制备肌酸或肌酸—水合物的方法来达到的，其中包括用碳酸对pH进行调节。

令人惊奇的是，它已显示出，对于将pH调节到7.0-14.0之间来说单独将碳酸添加至肌氨酸钠或肌氨酸钾的水溶液中就足够了。由于肌氨酸盐/H₂CO₃系统的缓冲作用，甚至在随后与氨基氰的反应中也不再需要进一步加入碳酸调节pH。因此可以省去昂贵的控制pH的测量仪器，由此制备肌酸的全部过程被大大简化。

用于调节pH的碳酸可以通过引入气态二氧化碳或通过引入固态二氧化碳(所谓的干冰)制得。优选使用气态二氧化碳来制备按照本发明使用的碳酸。

在肌氨酸钠或肌氨酸钾与氨基氰反应过程中的pH介于7.0至14.0之间的碱性范围内，优选8.0-12.0，尤为优选9.0-10.0。

反应温度在20-150℃范围内，优选30-120℃，尤为优选在50-100℃的范围内，反应可以选择在压力下实施。

按水溶液重量计，肌氨酸钠或肌氨酸钾的水溶液浓度(strength)为5-60％，优选强度为35-45％。

按水溶液的重量计，氨基氰优选使用浓度为50％的形式。

氨基氰与肌氨酸钠或肌氨酸钾的摩尔比可以在很宽范围内变化。该比率优选在1∶3和3∶1之间的范围内，尤为优选为1∶1至1∶1.5。

根据本发明的肌氨酸钠或肌氨酸钾与氨基氰的反应既可以分批进行也可以连续进行。

在一优选实施方案中，将用工业方式生产的肌氨酸钠或肌氨酸钾的水溶液pH值用碳酸调节至7.0-14.0，优选8.0-12.0，尤为优选9.0-10.0。用于此目的的碳酸是通过在温度为10-50℃，优选20-40℃时将CO₂引入肌氨酸盐水溶液而制备的。然后将调节至所需pH的溶液用氨基氰处理，具体地讲是使用浓度为40-60％(重量)的氨基氰水溶液，时间为0.5-8小时，优选1-5小时。添加过程中的温度在20-150℃的范围内，优选30-120℃，尤为优选在50-100℃的范围内。在氨基氰的添加过程中，在这一反应序列中可以省去用碳酸对pH的进一步调节。加入氨基氰后，搅拌反应混合物直到氨基氰在上述提及的温度下反应完全是有利的。

也可能在水-有机溶剂体系中进行此反应，例如在有醇(例如甲醇，乙醇或异丙醇)存在下的水-醇体系中进行。

肌酸或肌酸—水合物的分离是利用本来己知的方法进行的。例如，有价值的产物因此可以通过将反应溶液冷却至-20-60℃，优选0-40℃从而以晶体形式获得。过滤后可选择通过进一步的重结晶使纯度提高。然而，也可能通过萃取的方法将产物从反应混合物中分离出来，以便随后通过蒸馏或结晶分离出呈纯净形式的产物。

在下述实施例中，对肌酸的制备方法进行更为详细的描述。