專利名稱：一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，屬于食品、飼料添加劑及相關精細化學品生產技術領域。
背景技術：
2_ 輕基 _4_ 甲硫基丁酸(2_hydroxyl-4-(methylthio) butyric acid),俗稱輕基蛋氨酸或蛋氨酸輕基類似物(methionine hydroxyl analogue,簡稱MHA),它是由3_甲硫基丙醒(3- (methylthio) propionaldehyde)和氫氰酸(HCN)反應生成相應的a _輕基腈，經硫酸催化水解制得的。水解產物中除了 MHA單體，還含有相當份額的水、硫酸氫銨和硫酸銨(如公開號為CN 1186068A的中國專利文獻及專利號為6008409的美國專利文獻中所述)。為了將MHA單體從水解產物中分離出來，常采用溶劑萃取法或沉淀法或二者的結合；而含MHA單體的溶液在蒸發、濃縮過程中，常生成多達27mol%的MHA寡聚體，這些寡聚體的 存在不僅能加深MHA的色度、增加MHA的粘度、降低MHA的泵送性和輸運性，而且會降低MHA的營養價值(如公開號為CN 1186068A的中國專利文獻中所述)。由于MHA單體分子之間存在著較強的非共價相互作用(如氫鍵)，在自身電離所產生的氫離子的催化作用(即自催化作用)下，在水溶液中，MHA單體分子之間能夠通過酯化作用形成二聚體和寡聚體(見下式)。因此，雖然采用有機溶劑萃取、再蒸餾的方法，可以制得寡聚體含量低于10mol%、幾乎無水的高純MHA溶液，但經過數月儲存后,寡聚體含量仍可達50mol% 以上。
OHO
OR式中=R=CH3SCH2CH2；n=0,為 MHA 單體；n=l，為 MHA 二聚體；n=2 10，為 MHA 寡聚體。為了抑制MHA中二聚體和寡聚體的生成，即提高MHA的儲存穩定性，科研工作者進行了多種嘗試。有研究表明，采用高真空蒸餾或分子蒸餾法處理高濃度的MHA (含量>95%)或商品MHA (含量為88 90%)可以獲得具有儲存穩定性的MHA (如公開號為CN 1186068A的中國專利文獻及專利號為6008409的美國專利文獻中所述)；但是，分子蒸餾法需要價格昂貴的短程蒸發器、薄膜蒸發器或二者組成的二級蒸餾設備(如公開號為CN 1186068A的中國專利文獻所述)，成本高，且操作是在高真空狀態下進行的，操作條件要求高。此外，由該法蒸餾過的MHA高濃溶液經大約120天儲存后，二聚體和寡聚體的含量仍可達40mol%(公開號為CN 1186068A的中國專利文獻)。文獻報道(公開號為CN 1186068A的中國專利文獻)，高純MHA在室溫下為結晶(即固態)，且結晶的MHA不含二聚體和寡聚體，營養價值高。由于采用現有合成技術所得到的MHA中不可避免地混有二聚體、寡聚體或其它雜質，因此目前商品化的MHA均為強酸性液體。液體MHA具有較強的腐蝕性和刺激性氣味，儲存、運輸、使用不方便，必須使用價格昂貴的專用液體加料系統(如公開號為CN1493560A的中國專利文獻所述)。因此，如何采取行之有效的方法，以提高市售羥基蛋氨酸商品中MHA的含量，并進而獲得固態的羥基蛋氨酸，不僅能夠降低羥基蛋氨酸商品的儲存和運輸條件，而且能夠提高其使用價值，促進羥基蛋氨酸螯合物和其它下游產品的工業發展
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種能夠從市售羥基蛋氨酸商品中制備固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的方法。一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，其特征在于，包括如下步驟a.利用羥基蛋氨酸溶液制備羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇；b.將步驟a制得的羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇與濃硫酸按化學計量比混合，力口入反應介質B，于室溫至50°C溫度范圍內反應0. 5飛h，經攪拌、固液分離，得羥基蛋氨酸溶液；c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液經減壓蒸餾除去有機溶劑，將所得固體干燥后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸；所述的步驟b中，反應介質B為乙醇、甲醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯之一或兩者以上以任意比的混合。根據本發明優選的，所述的步驟a中，利用羥基蛋氨酸溶液制備羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇的方法可參見公開號為CN 101735122A (申請號為200910231274. 0)的中國專利的制備方法，也可按如下方法制備將鈣或鋇的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽與羥基蛋氨酸溶液按化學計量比混合，加入反應介質A，于50 95°C溫度范圍內攪拌反應0. 5 12h，產物經固液分離、洗滌、干燥，得羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇。進一步優選的，所述鈣的氧化物為氧化鈣，鋇的氧化物為氧化鋇，鈣的氫氧化物為氫氧化鈣，鋇的氫氧化物為氫氧化鋇，鈣的碳酸鹽為碳酸鈣，鋇的碳酸鹽為碳酸鋇；進一步優選的，所述反應介質A為甲醇、乙醇、I-丙醇、2-丙醇、2- 丁醇、丙酮、2-丁酮、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈之一或兩者以上以任意比的混合；根據本發明優選的，所述的步驟b中，化學計量比為下列化學反應方程式中各反應物的反應摩爾比M(MA)2+H2S04 — MSO4 I +2MHA其中，M=Ca2+ 或 Ba2 + ；Ma=CH3SCH2CH2CH(OH) COO- ；MHA=CH3SCH2CH2CH(OH) C00H。根據本發明優選的，所述的步驟b中，反應介質B的加入量與羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇的摩爾比為(50 150) :1。根據本發明優選的，所述的步驟c中，減壓蒸餾的溫度為40 70°C，真空度為
0.06 0. 095MPa。根據本發明優選的，所述的步驟c中，固體干燥溫度為60 90°C。與現有技術相比，本發明技術具有如下優點I、本發明采取沉淀法將儲存穩定性不高的市售羥基蛋氨酸商品中的羥基蛋氨酸轉化為羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇沉淀，以使其與雜質組分分離開；然后采用復分解反應將羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇中的羥基蛋氨酸釋放出來，得到了固態的2-羥基-4-甲硫基丁酸；該方法與現有分子蒸餾法相比，具有操作簡單，無需昂貴的短程蒸發器或薄膜蒸發器，成本低的優點。2、本發明在獲得固態的羥基蛋氨酸的同時還能夠獲得純度高于99%的高質量的硫酸鈣或硫酸鋇。
圖I為本發明所獲得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸樣品的X-射線粉末衍射圖；圖2為本發明所獲得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸樣品的紅外光譜圖；圖3為本發明所獲得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸樣品的核磁共振氫譜圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進一步說明，這些實施例不能視為對本發明權利要求保護范圍的限制。實施例中羥基蛋氨酸為羥基蛋氨酸含量88 90wt%的市售羥基蛋氨酸液體，購自日本住友化學(北方)有限公司；甲醇、乙醇和乙酸乙酯購自天津市博迪化工有限公司；濃硫酸(濃度95 98wt%)購自萊陽經濟技術開發區精細化工廠，其它試劑均為普通市售產品。本發明所獲得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸樣品的X-射線粉末衍射數據由德國Bruker D8Advance X-射線粉末衍射儀上獲得；紅外光譜數據由Shimadzu IR Prestige-21傅里葉變換紅外光譜儀上獲得；樣品的核磁共振氫譜由BrukerAvance II 400核磁共振波譜儀上獲得。實施例I :一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，包括如下步驟a.將3. 7g氫氧化鈣、17. Ig羥基蛋氨酸和60mL乙醇加入到IOOmL三口瓶中，攪拌下，將三口瓶加熱升溫至85°C，攪拌、回流Ih;產物經抽濾、醇洗(濾液回收備用)、干燥，制得羥基蛋氨酸鈣；b.將3. 38g步驟a制得的羥基蛋氨酸鈣、I. Og濃硫酸和49mL乙酸乙酯加入到IOOmL三口瓶中，室溫下攪拌反應2h ;將混合物進行固液分離，沉淀即為硫酸鈣，收集液體，制得羥基蛋氨酸溶液；c..將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液在真空度為0. 06MPa、40°C的水浴中減壓蒸餾，溶液中析出的白色或淺黃色固體經60°C干燥至恒重后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸，經檢測質量為2. 76g，收率為92. 0%。將制得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸經X-射線粉末衍射儀檢測，結果如圖I所示；將制得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸經傅里葉變換紅外光譜儀檢測，結果如圖2所示；將制得的固態2-羥基-4-甲硫基丁酸經核磁共振波譜儀檢測，結果如圖3所示；將制得的硫酸鈣在空氣氛中于400°C煅燒2h，然后進行純度檢測，純度為99. 6%。實施例2:
一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，包括如下步驟a.將5g碳酸I丐、17. Ig輕基蛋氨酸和60mL甲醇加入到250mL三口瓶中，攪拌下，將三口瓶加熱升溫至85°C，攪拌、回流Ih;產物經抽濾、醇洗(濾液回收備用)、干燥，制得羥基蛋氣酸隹丐;b.將3. 38g步驟a制得的輕基蛋氨酸I丐、I. Og濃硫酸和60mL甲醇加入到IOOmL三口瓶中，室溫下攪拌反應0. 5h ;將混合物進行固液分離，沉淀即為硫酸鈣，收集液體，制得羥基蛋氨酸溶液；c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液在真空度為0. 095MPa、70°C的水浴中減壓蒸餾，溶液中析出的白色或淺黃色固體經90°C干燥至恒重后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸，經檢測質量為2. 78g，收率為92. 7%。將制得的硫酸鈣在空氣氛中于400°C煅燒2h，然后進行純度檢測，純度為99. 7%。實施例3 一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，包括如下步驟a.將7. 67g氧化鋇、17. Ig羥基蛋氨酸和116mL乙醇加入到250mL三口瓶中，攪拌下，將三口瓶加熱升溫至90°C，攪拌、回流6h;產物經抽濾、醇洗(濾液回收備用)、干燥，制
得羥基蛋氨酸鋇；b.將4. 36g步驟a制得的輕基蛋氨酸鋇、I. Og濃硫酸和70mL乙醇加入到IOOmL三口瓶中，50°C下攪拌反應6h ;將混合物進行固液分離，沉淀即為硫酸鋇，收集液體，制得
羥基蛋氨酸溶液；c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液在真空度為0. 08MPa、50°C的水浴中減壓蒸餾，溶液中析出的白色或淺黃色固體經80°C干燥至恒重后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸，經檢測質量為2. 72，收率為90. 7%。將制得的硫酸鈣在空氣氛中于500°C煅燒4h，然后進行純度檢測，純度為99. 5%。實施例4 一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，包括如下步驟a.將8. 57g八水合氫氧化鋇、17. Ig羥基蛋氨酸和116mL乙醇加入到250mL三口瓶中，攪拌下，將三口瓶加熱升溫至90°C，攪拌、回流6h ;產物經抽濾、醇洗(濾液回收備用)、干燥，得羥基蛋氨酸鋇；b.將4. 36g步驟a制得的輕基蛋氨酸鋇、I. Og濃硫酸和70mL乙酸甲酯加入到IOOmL三口瓶中，室溫下攪拌反應6h ;將混合物進行固液分離，沉淀即為硫酸鋇，收集液體，制得羥基蛋氨酸溶液；c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液在真空度為0. 075MPa、50°C的水浴中減壓蒸 餾，溶液中析出的白色或淺黃色固體經70°C干燥至恒重后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸，經檢測質量為2. 68，收率為89. 3%。將制得的硫酸鈣在空氣氛中于500°C煅燒4h，然后進行純度檢測，純度為99. 2%。
權利要求
1.一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a.利用羥基蛋氨酸溶液制備羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇； b.將步驟a制得的羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇與濃硫酸按化學計量比混合，加入反應介質B，于室溫至50°C溫度范圍內反應0. 5飛h，經攪拌、固液分離，得羥基蛋氨酸溶液； c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液經減壓蒸餾除去有機溶劑，將所得固體干燥后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸； 所述的步驟b中，反應介質B為乙醇、甲醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯之一或兩者以上以任意比的混合。
2.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟a中，利用羥基蛋氨酸溶液制備羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇，步驟如下 將鈣或鋇的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽與羥基蛋氨酸溶液按化學計量比混合，加入反應介質A，于50 95°C溫度范圍內攪拌反應0. 5 12h，產物經固液分離、洗滌、干燥，得羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述鈣的氧化物為氧化鈣，鋇的氧化物為氧化鋇，鈣的氫氧化物為氫氧化鈣，鋇的氫氧化物為氫氧化鋇，鈣的碳酸鹽為碳酸鈣，鋇的碳酸鹽為碳酸鋇。
4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述反應介質A為甲醇、乙醇、I-丙醇、2-丙醇、2- 丁醇、丙酮、2- 丁酮、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈之一或兩者以上以任意比的混合。
5.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟b中，化學計量比為下列化學反應方程式中各反應物的反應摩爾比M(MA)2+H2S04 — MSO4 I +2MHA其中，M=Ca 或 Ba ；Ma=CH3SCH2CH2CH(OH) COO- ；MHA=CH3SCH2CH2CH(OH) COOH0
6.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟b中，反應介質B的加入量與羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇的摩爾比為(50 150) :1。
7.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟c中，減壓蒸餾的溫度為40 70°C，真空度為 0. 06 0. 095MPa。
8.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟c中，固體干燥溫度為60 90。。。
全文摘要
本發明涉及一種固態2-羥基-4-甲硫基丁酸的制備方法，包括如下步驟a.利用羥基蛋氨酸溶液制備羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇；b.將步驟a制得的羥基蛋氨酸鈣或羥基蛋氨酸鋇與濃硫酸按化學計量比混合，加入反應介質B，于室溫至50℃溫度范圍內反應0.5~6h，經攪拌、固液分離，得羥基蛋氨酸溶液；c.將步驟b制得的羥基蛋氨酸溶液經減壓蒸餾除去有機溶劑，將所得固體干燥后，即得固態2-羥基-4-甲硫基丁酸。本發明與現有分子蒸餾法相比，具有操作簡單，無需昂貴的短程蒸發器或薄膜蒸發器，成本低的優點。
文檔編號C07C319/20GK102702049SQ20121020112
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者姜海輝, 梅慶虎, 蓋利剛 申請人:山東輕工業學院