本發(fā)明涉及以2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為原料，用一個(gè)工序制造甲硫氨酸的方法。

背景技術(shù)：

作為制造甲硫氨酸的方法，很早以前就知道將由式(1)表示的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈進(jìn)行水解而制造的方法。然而，作為水解條件，使用強(qiáng)堿的情況下，反應(yīng)結(jié)束后在中和階段生產(chǎn)碳酸鹽、硫酸鹽等無機(jī)鹽類，為了得到甲硫氨酸需要用于除去鹽的精制工序。作為2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的水解條件，研究了不使用強(qiáng)堿的條件，但為了以高收率得到甲硫氨酸，由2－氨基－4－(甲硫基)丁腈得到式(2)表示的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈(蛋氨酰胺)的條件與由蛋氨酰胺得到甲硫氨酸的條件不同，因此需要在不同的反應(yīng)條件下反應(yīng)(參照專利文獻(xiàn)1)，不一定是簡便的制造方法。

還已知有在金屬鋅或者鋅的氧化物的存在下，使α－氨基腈與水反應(yīng)而直接得到氨基酸的方法(參照專利文獻(xiàn)2)，但甲硫氨酸的收率未必能令人滿意。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特表2003－522815號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開昭54－46717號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的課題在于提供一種利用2－氨基－4－(甲硫基)丁腈以高收率簡便地制造甲硫氨酸的方法。

本發(fā)明人經(jīng)過深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過在含有鈰的氧化物催化劑的存在下使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸能夠以高收率制造甲硫氨酸，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明包含以下的方式。

1.一種甲硫氨酸的制造方法，其中，包括在含有鈰的氧化物催化劑的存在下使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸的工序。

2.根據(jù)前項(xiàng)1所述的制造方法，其中，上述含有鈰的氧化物催化劑是選自氧化鈰和含有鈰的氧化物固溶體中的至少一個(gè)。

3.根據(jù)前項(xiàng)1或2中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，上述工序在0～300℃實(shí)施。

4.根據(jù)前項(xiàng)1～3中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，在氨的存在下，使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸。

5.根據(jù)前項(xiàng)1～4中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，上述的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈是通過2－羥基－4－(甲硫基)丁腈與氨水接觸而制造的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。

6.根據(jù)前項(xiàng)1～4中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，上述的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈是通過3－(甲硫基)丙醛與氫氰酸和氨水接觸而制造的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。

利用本發(fā)明的制造方法，通過簡便的工序就能夠以高收率由2－氨基－4－(甲硫基)丁腈制造甲硫氨酸。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的制造方法中，通過在含有鈰的氧化物催化劑的存在下，使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸，能夠制造甲硫氨酸。

作為含有鈰的氧化物催化劑，可例示含有鈰(ce)的氧化物，可進(jìn)一步例示含有鈰的復(fù)合氧化物和含有鈰的氧化物固溶體。

作為含有鈰(ce)的氧化物，例如，可例示氧化鈰。作為氧化鈰，例如，可例示三氧化二鈰(iii)(ce2o3)、二氧化鈰(iv)(ceo2)、它們的混合物或者具有它們的混合相的氧化鈰化合物。其中，優(yōu)選二氧化鈰(iv)ceo2。

作為含有鈰的氧化物固溶體，可舉出ceo2－zro2(二氧化鈰－氧化鋯)、ceo2－y2o3、ceo2－la2o3等，不限定于與氧化鈰固溶的成分，另外，可以含有3種以上的金屬，其中最優(yōu)選二氧化鈰－氧化鋯。

作為含有鈰的氧化物，優(yōu)選氧化鈰和含有鈰的氧化物固溶體，更優(yōu)選氧化鈰。

在含有鈰的氧化物催化劑中，鈰的含量以二氧化鈰(ceo2)計(jì)優(yōu)選為5～100重量％，更優(yōu)選為30～100重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為70～100重量％，更進(jìn)一步優(yōu)選為95～100重量％。

可以將含有鈰的氧化物催化劑與其它的催化劑混合使用。其它的催化劑沒有特別限定，例如，可例示氧化鋯、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈦等的氧化物，水滑石等粘土礦物等，其中優(yōu)選氧化鋯。

含有鈰的氧化物催化劑可以并用其組成及物性(形狀、粒徑等)不同的2種以上的催化劑。粉末狀的催化劑的平均粒徑優(yōu)選為500nm以下，更優(yōu)選為100nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為20nm以下。利用bet法測(cè)定的催化劑的比表面積優(yōu)選為10～2000m²/g，更優(yōu)選為50～1000m²/g，進(jìn)一步優(yōu)選為100～500m²/g。作為含有鈰的氧化物，可以使用市售品。例如，可以使用利用將含有鈰化合物的前體在空氣等氧化性氣體的氣氛下煅燒等方法制備的氧化物。這里，作為含有鈰化合物的前體，可例示鈰化合物、使鈰化合物浸滲到載體而得的物質(zhì)。作為鈰化合物，例如，可例示鈰的鹵化物、無機(jī)鹽(例如，硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽)、乙酸鹽、草酸鹽、氫氧化物等。含有鈰的氧化物催化劑例如可以是將含有鈰的氧化物擔(dān)載于載體而得的物質(zhì)，也可以是在含有鈰的氧化物上擔(dān)載其它的成分而得的物質(zhì)。

可以用例如空氣等氧化性氣體，氮、氬等非活性氣體，氫等還原性氣體，二氧化碳、水蒸汽等對(duì)含有鈰的氧化物催化劑進(jìn)行加熱處理。處理溫度沒有特別限定，優(yōu)選為200～900℃，更優(yōu)選400～800℃。

含有鈰的氧化物和含有鈰的氧化物催化劑可以加工成顆粒等成型物來使用。該成型物例如可以通過如下方式制備，即，向粉末狀的鈰化合物或者該化合物與固體載體的混合物或者兩者的擔(dān)載物中加入水等制成糊狀后，進(jìn)行擠出成型，對(duì)得到的顆粒狀等成型物進(jìn)行煅燒。

使用的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的制造方法不必限定，通常，使用由[a法]使2－羥基－4－(甲硫基)丁腈與氨水接觸而制造的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈，或者由[b法]使3－(甲硫基)丙醛與氫氰酸(氰化氫)和氨水接觸而制造的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。

在使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸而制造甲硫氨酸的工序中，相對(duì)于2－氨基－4－(甲硫基)丁腈1摩爾，理論上需要的水量為2摩爾，但通常使用比理論量多的過量。優(yōu)選使用溶解2－氨基－4－(甲硫基)丁腈所需的量的水。具體而言相對(duì)于2－氨基－4－(甲硫基)丁腈1重量份，水為0.5～10重量份，更優(yōu)選水為2～5重量份。

在上述工序中，通常使用溶劑量的水，若有需要，可以使用與水混和或者不混和的有機(jī)溶劑。作為與水混和的溶劑，可舉出1,4－二烷、四氫呋喃等醚溶劑、n－甲基吡咯烷酮、n－乙基吡咯烷酮、1,3－二甲基－2－咪唑啉酮、二甲基亞砜、丙酮等。

從水溶劑中的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)考慮，在使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸而制造甲硫氨酸的工序中，優(yōu)選在體系中預(yù)先溶解氨。

含有鈰的氧化物的使用量通常相對(duì)于2－氨基－4－(甲硫基)丁腈1摩爾，以鈰計(jì)為0.0010～5.0摩爾，更優(yōu)選為0.010～3.0摩爾，進(jìn)一步優(yōu)選為0.020～1.50摩爾。

使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈與水接觸的工序通常在0～300℃進(jìn)行，優(yōu)選為40～150℃，更優(yōu)選為50～110℃。該工序可以在加壓下進(jìn)行，此時(shí)的壓力以絕對(duì)壓力計(jì)優(yōu)選為0.1mpa～2mpa，更優(yōu)選在0.2mpa～0.5mpa的加壓下進(jìn)行反應(yīng)。該工序可以通過連續(xù)式、半連續(xù)式、分批式中的任一種進(jìn)行。

反應(yīng)結(jié)束后，從反應(yīng)物料中濾出催化劑后，通過常壓濃縮或者減壓濃縮除去副生的氨，能夠得到甲硫氨酸水溶液，也可以進(jìn)一步濃縮而得到甲硫氨酸的固體。得到的甲硫氨酸的固體也可以被送去重結(jié)晶而得到高純度的甲硫氨酸。

經(jīng)過反應(yīng)而活性降低的催化劑從反應(yīng)物料分離，再生后，可以使用。作為再生的方法，可以采用清洗、熱處理的方法。清洗例如可以利用水、酸、堿、有機(jī)溶劑等進(jìn)行。熱處理通?？梢栽诳諝獾妊趸詺怏w，氮、氬等非活性氣體，氫等還原性氣體，二氧化碳或者水蒸氣等氣氛下實(shí)施。作為熱處理的氣氛，優(yōu)選在氧化性氣體氣氛下實(shí)施。熱處理的溫度優(yōu)選為200～800℃，更優(yōu)選為300～600℃?？梢越M合這些清洗、熱處理的方法。

作為2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的制造方法，除上述的a法和b法以外，還可舉出使丙烯醛與氫氰酸接觸，接著與甲硫醇反應(yīng)進(jìn)行制造的方法。

接下來，對(duì)a法進(jìn)行說明。

相對(duì)于2－羥基－4－(甲硫基)丁腈1摩爾，氨通常為1～10摩爾的范圍。反應(yīng)溫度通常為10～80℃的范圍。作為溶劑，通常使用水，反應(yīng)結(jié)束后，以水溶液的形式得到2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。若有需要，可以進(jìn)行脫氨、部分濃縮而得到含有2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的水溶液，在本發(fā)明的甲硫氨酸制造方法中將得到的水溶液作為原料使用。

接下來，對(duì)b法進(jìn)行說明。

相對(duì)于3－(甲硫基)丙醛1摩爾，氫氰酸通常為1～2摩爾的范圍，氨為1～10摩爾的范圍。反應(yīng)溫度通常為10～80℃的范圍。作為溶劑，通常使用水，反應(yīng)結(jié)束后，以水溶液的形式得到2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。若有需要，可以進(jìn)行脫氨、部分濃縮而得到含有2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的水溶液，在本發(fā)明的甲硫氨酸制造方法中，將得到的水溶液作為原料使用。

實(shí)施例

以下，利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，本發(fā)明并不僅限于以下的例子。

實(shí)施例1：由2－羥基－4－(甲硫基)丁腈制備2－氨基－4－(甲硫基)丁腈

向具備攪拌機(jī)、溫度計(jì)和滴液漏斗的1l的三口燒瓶中投入水72.00g(4.00mol)和28％氨水304.11g(5.00mol)，在加熱至45℃的狀態(tài)下，將2－羥基－4－(甲硫基)丁腈142.52g(1.00mol)從滴液漏斗用20分鐘滴加。滴加結(jié)束后，在45℃攪拌1小時(shí)，以反應(yīng)收率88.0％得到2－氨基－4－(甲硫基)丁腈。得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液不經(jīng)過精制而直接用作下一個(gè)工序的原料。

甲硫氨酸的制造(ceo2的使用量：1.27摩爾，包括以下的實(shí)施例在內(nèi)，ceo2的使用量表示相對(duì)于1摩爾2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的ceo2的使用量。)

向具備熱電偶和攪拌機(jī)的鉭制反應(yīng)容器中加入二氧化鈰15.0g(87.15mmol；和光純藥工業(yè)社制)和用上述方法得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液45.0g(68.69mmol)，在100℃攪拌1小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為93.2％。

實(shí)施例2：甲硫氨酸的制造(ceo2的使用量：0.58摩爾)

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入二氧化鈰0.7g(4.07mmol；關(guān)東化學(xué)社制)和水4.7g，并加入用實(shí)施例1的方法得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液4.7g(7.02mmol)，在75℃攪拌2小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為95.2％。

實(shí)施例3：甲硫氨酸的制造(ceo2的使用量：2.04摩爾)

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入二氧化鈰5.2g(30.21mmol；和光純藥工業(yè)社制)和水9.6g，并加入用實(shí)施例1的方法得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液9.6g(14.78mmol)，在75℃攪拌2小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為92.6％。

實(shí)施例4：甲硫氨酸的制造(使用回收的ceo2)

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入實(shí)施例3中回收的二氧化鈰5.1g(29.63mmol)和水9.5g，并加入用實(shí)施例1的方法得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液9.5g(14.22mmol)，在75℃攪拌2小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為97.0％。

實(shí)施例5：由3－(甲硫基)丙醛制備2－氨基－4－(甲硫基)丁腈

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的500ml的三口燒瓶投入氫氰酸29.71g(1.10mmol)、28％氨水182.46g(3.00mmol)和3－(甲硫基)丙醛104.17g(1.00mol)，在45℃攪拌1小時(shí)，得到314.3g的反應(yīng)混合物。其后，將反應(yīng)混合物用液相色譜分析，結(jié)果2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的含量為39.6％。

使用脫氨的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈

向用上述方法制備的反應(yīng)混合物20.03g以1.15l/分鐘鼓吹氮2小時(shí)，除去氨。其結(jié)果，氨含量從8.84％降低到0.07％，反應(yīng)液被濃縮至16.55g，2－氨基－4－(甲硫基)丁腈的含量為41.8％。

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入二氧化鈰1.38g(8.02mmol；比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)和水5g，加入脫氨處理過的該2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液5g(16.0mmol)，在75℃攪拌2小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為80.0％。

實(shí)施例6：甲硫氨酸的制造(二氧化鈰)

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入二氧化鈰1.3g(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)和水4.1g，并加入用實(shí)施例5的方法得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液4.1g(12.5mmol)，在75℃攪拌2小時(shí)。其后，用膜過濾器除去二氧化鈰，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為94.4％。

實(shí)施例7：甲硫氨酸的制造(二氧化鈰‐氧化鋯；78wt％ceo2－22wt％zro2)

使用二氧化鈰‐氧化鋯固溶體(78wt％ceo2－22wt％zro2，比表面積72.0m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)代替二氧化鈰，并使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為12.7mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為94.5％。

實(shí)施例8：甲硫氨酸的制造(二氧化鈰‐氧化鋯；40wt％ceo2－60wt％zro2)

使用二氧化鈰‐氧化鋯固溶體(40wt％ceo2－60wt％zro2，比表面積54.1m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)代替二氧化鈰，并使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為12.6mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為92.5％。

實(shí)施例9：甲硫氨酸的制造(二氧化鈰)

使二氧化鈰量為0.22g(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)，使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為11.6mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為60.9％。

實(shí)施例10：甲硫氨酸的制造(并用二氧化鈰+氧化鋯)

并用二氧化鈰0.22g(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)和氧化鋯0.22g(比表面積97.3m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)代替二氧化鈰，并使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為12.8mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為80.0％。

實(shí)施例11：甲硫氨酸的制造(并用二氧化鈰和氧化鋯)

并用二氧化鈰0.22g(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)和氧化鋯0.66g(比表面積97.3m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)代替二氧化鈰，使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為12.8mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為88.6％。

實(shí)施例12：甲硫氨酸的制造(使用經(jīng)過空氣煅燒的二氧化鈰)

在馬弗爐中，將二氧化鈰(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)在大氣中在700℃保持10h進(jìn)行煅燒。使用經(jīng)過空氣煅燒的二氧化鈰0.22g代替沒有煅燒的二氧化鈰，并使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為13.0mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為67.7％。

實(shí)施例13：甲硫氨酸的制造(使用經(jīng)過氮處理的二氧化鈰)

在管狀爐中，將二氧化鈰(比表面積159.6m²/g，第一稀元素化學(xué)工業(yè)社制)在氮供給下在700℃保持10h進(jìn)行氮處理。使用經(jīng)過氮處理的二氧化鈰0.22g代替沒有經(jīng)過處理的二氧化鈰，并使2－氨基－4－(甲硫基)丁腈為13.0mmol，除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例6同樣的反應(yīng)。甲硫氨酸反應(yīng)收率為74.1％。

比較例：與氧化鋅的比較

向具備攪拌機(jī)和溫度計(jì)的兩口燒瓶中投入氧化鋅(粒徑20nm；關(guān)東化學(xué)社制)2.0g(24.57mmol)和水5.0g，并加入實(shí)施例1中得到的2－氨基－4－(甲硫基)丁腈水溶液5.0g(14.08mmol)，在65℃攪拌4小時(shí)。其后，用膜過濾器除去氧化鋅，將得到的反應(yīng)液用液相色譜分析，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為17.0％。

另一方面，使用二氧化鈰(粒徑15－30nm；關(guān)東化學(xué)社制)2.0g代替氧化鋅2.0g，同樣進(jìn)行，結(jié)果甲硫氨酸的反應(yīng)收率為82.0％。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

利用本發(fā)明的制造方法不經(jīng)過復(fù)雜的工序就能夠以高收率由2－氨基－4－(甲硫基)丁腈得到甲硫氨酸。