Спосіб одержання метіоніну або його солі
Номер патенту: 47404
Опубліковано: 15.07.2002
Автори: Віллігеродт Клаус, Тайссен Фердінанд, Маннсфельд Свен-Петер, Кьорфер Мартін, Таннер Херберт, Хентшель Клаус, Гайгер Фрідгельм, Ванробайс Джоуз, Хассельбах Ханс-Йоахім, Хутмахер Клаус, Халсберге Бодуїн
Формула / Реферат
1. Способ получения метионина или его соли путем превращения следующих компонентов: 3-метилмеркаптопропионового альдегида, цианистого водорода, аммиака и двуокиси углерода или таких соединений, из которых можно получить указанные компоненты, в данном случае в присутствии воды, в 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин с целью превращения в метионин или соль метионина, отличающийся тем, что перед процессом превращения компонентов предварительно готовят смесь 1, содержащую не менее 5/10 3-метилмеркаптопропионового альдегида и по меньшей мере 1/10 цианистого водорода или соответствующее количество таких соединений, из которых можно получить эти компоненты, и менее чем 5/10 каждого из компонентов аммиака, двуокиси углерода или таких компонентов, из которых можно получить аммиак и двуокись углерода, и тем, что смесь 1 смешивают с одним или несколькими компонентами для проведения реакции получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина, причем последний/последние компонент/компоненты могут быть предварительно перемешаны в одной или нескольких смесях.
2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют по меньшей мере 5/10 компонента цианистого водорода, предпочтительно 9/10, наиболее предпочтительно 99/100 или соответствующее количество компонентов, из которых можно получить цианистый водород.
3. Способ по одному из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют аммиак и двуокись углерода или такие компоненты, из которых можно получить аммиак и двуокись углерода в количестве, менее чем 5/10 общего количества добавляемых компонентов, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100.
4. Способ по одному из пунктов 1 - 3, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют воду в количестве не более 5/10, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100.
5. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что ни один из компонентов нельзя передозировать.
6. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что используют две смеси, содержащие все компоненты.
7. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что смесь/смеси или отдельные компоненты добавляют в уже полученную реакционную смесь, содержащую 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин.
8. Способ по пункту 7, отличающийся тем, что смесь/смеси, в данном случае отдельные компоненты, подают в реакционную смесь периодически или в виде непрерывного потока с предварительным перемешиванием в течение не более 30 секунд.
9. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят при температуре выше 80°С.
10. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят под давлением выше 10 bar.
11. Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят непрерывно.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что компоненты добавляют в реакционную смесь, которая состоит из вышеуказанных компонентов и содержит по меньшей мере 1/10 от теоретического количества 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина, и превращение проводят под давлением по крайней мере 3 bar.
13. Способ по пункту 12, отличающийся тем, что превращение проводят при температуре выше 80°С.
14. Способ по одному из пунктов 12 или 13, отличающийся тем, что процесс проводят под давлением выше 10 bar.
15. Способ по любому из пунктов 12 - 14, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют по меньшей мере 5/10 компонента цианистого водорода, предпочтительно 9/10, наиболее предпочтительно 99/100 или соответствующее количество компонентов, из которых можно получить цианистый водород.
16. Способ по любому из пунктов 12 - 15, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют аммиак и двуокись углерода или такие компоненты, из которых можно получить аммиак и двуокись углерода, в количестве, менее чем 5/10 общего количества добавляемых компонентов, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100.
17. Способ по любому из пунктов 12 - 16, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют воду в количестве не более 5/10, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100.
18. Способ по любому из пунктов 12 - 17, отличающийся тем, что в смесь 1 компоненты добавляют в реакционную смесь непосредственно или после предварительного перемешивания в течение не более 30 секунд.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролиз проводят в водном растворе, содержащем ионы щелочного металла и двуокись углерода.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что гидролиз проводят по крайней мере в начале процесса в присутствии по меньшей мере 0,1 эквивалента, предпочтительно до 7 эквивалентов аммиака на каждый эквивалент 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина.
21. Способ по п.19, отличающийся тем, что гидролиз проводят в присутствии металлического циркония или сплава циркония, содержащего по меньшей мере 10 мас.% циркония.
22. Способ по пункту 20, отличающийся тем, что гидролиз проводят в присутствии металлического циркония или сплава циркония, содержащего по меньшей мере 10 мас.% циркония.
23. Способ по любому из пп.19 - 22, отличающийся тем, что гидролиз проводят при температуре от 120 до 250°С и под давлением от 5 до 30 bar.
24. Способ по любому из пп.19 - 23, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют соединения калия.
25. Способ по любому из пп.19 - 24, отличающийся тем, что щелочную компоненту добавляют в эквимолярном количестве или в избытке в пересчете на 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин.
26. Способ по любому из пп.19 - 25, отличающийся тем, что в начале гидролиза в водном растворе содержится метионин.
27. Способ по любому из пп.19 - 26, отличающийся тем, что во время гидролиза из реакционной системы выводят аммиак и/или двуокись углерода, а также воду.
28. Способ по пункту 27, отличающийся тем, что из аппарата выводят гидролизат, в значительной степени свободный от аммиака и двуокиси углерода.
29. Способ по любому из пп.19 - 28, отличающийся тем, что процесс проводят непрерывно.
30. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что метионин выделяют из метионата щелочного металла в водном растворе с помощью двуокиси углерода.
31. Способ по пункту 30, отличающийся тем, что перед выделением метионина в водный раствор добавляют пеногаситель.
32. Способ по п.30, отличающийся тем, что процесс выделения метионина проводят в реакторе импеллерного типа с интенсивным перемешиванием или в реакторе квазиидеального перемешивания.
33. Способ по пункту 31, отличающийся тем, что процесс выделения метионина проводят в реакторе импеллерного типа с интенсивным перемешиванием или в реакторе квазиидеального перемешивания.
34. Способ по любому из пп.31 или 33, отличающийся тем, что пеногаситель добавляют в виде дисперсии.
35. Способ по любому из пп.31, 33 или 34, отличающийся тем, что пеногаситель добавляют в количестве от 1000 до 10 000 ppm в пересчете на общую весовую часть метионина.
36. Способ по любому из пп.30 - 35, отличающийся тем, что двуокись углерода подают в водный раствор с помощью системы сопел, расположенных в нижней части реактора.
37. Способ по любому из пп.30 – 36, отличающийся тем, что выделение метионина проводят под давлением от 1 до 30 bar.
38. Способ по любому из пп.30 - 37, отличающийся тем, что выделение метионина проводят при температуре от 0 до 100°С.
39. Способ по любому из пп.30 – 38, отличающийся тем, что используют водный раствор метионата щелочного металла, полученный, как описано в пунктах 19 - 29.
40. Способ по любому из пп.30 - 40, отличающийся тем, что водный раствор практически не содержит аммиака.
41. Способ по любому из пп.30 - 40, отличающийся тем, что процесс проводят непрерывно.
Текст
1 Способ получения метионина или его соли путем превращения следующих компонентов 3метилмеркаптопропионового альдегида, цианистого водорода, аммиака и двуокиси углерода или таких соединений, из которых можно получить указанные компоненты, в данном случае в присутствии воды, в 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин с целью превращения в метионин или соль метионина, отличающийся тем, что перед процессом превращения компонентов предварительно готовят смесь 1, содержащую не менее 5/10 3метилмеркаптопропионового альдегида и по меньшей мере 1/10 цианистого водорода или соответствующее количество таких соединений, из которых можно получить эти компоненты, и менее чем 5/10 каждого из компонентов аммиака, двуокиси углерода или таких компонентов, из которых можно получить аммиак и двуокись углерода, и тем, что смесь 1 смешивают с одним или несколькими компонентами для проведения реакции получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина, причем последний/последние компонент/компоненты могут быть предварительно перемешаны в одной или нескольких смесях 2 Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют по меньшей мере 5/10 компо нента цианистого водорода, предпочтительно 9/10, наиболее предпочтительно 99/100 или соответствующее количество компонентов, из которых можно получить цианистый водород 3 Способ по одному из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют аммиак и двуокись углерода или такие компоненты, из которых можно получить аммиак и двуокись углерода в количестве, менее чем 5/10 общего количества добавляемых компонентов, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100 4 Способ по одному из пунктов 1 - 3, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют воду в количестве не более 5/10, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100 5 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что ни один из компонентов нельзя передозировать 6 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что используют две смеси, содержащие все компоненты 7 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что смесь/смеси или отдельные компоненты добавляют в уже полученную реакционную смесь, содержащую 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоин 8 Способ по пункту 7, отличающийся тем, что смесь/смеси, в данном случае отдельные компоненты, подают в реакционную смесь периодически или в виде непрерывного потока с предварительным перемешиванием в течение не более 30 секунд 9 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят при температуре выше 80°С 10 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят под давлением выше 10 bar 11 Способ по одному из вышеперечисленных пунктов, отличающийся тем, что превращение проводят непрерывно 12 Способ по п 1, отличающийся тем, что компоненты добавляют в реакционную смесь, которая состоит из вышеуказанных компонентов и содержит по меньшей мере 1/10 от теоретического количества 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина, и превращение проводят под давлением по крайней О З 47404 мере 3 bar в эквимолярном количестве или в избытке в пере13 Способ по пункту 12, отличающийся тем, что счете на 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин превращение проводят при температуре выше 26 Способ по любому из пп 19 - 25, отличаю80°С щийся тем, что в начале гидролиза в водном растворе содержится метионин 14 Способ по одному из пунктов 12 или 13, отличающийся тем, что процесс проводят под давле27 Способ по любому из пп 19 - 26, отличаюнием выше 10 bar щийся тем, что во время гидролиза из реакционной системы выводят аммиак и/или двуокись уг15 Способ по любому из пунктов 12 - 14, отлилерода, а также воду чающийся тем, что в смесь 1 добавляют по меньшей мере 5/10 компонента цианистого водо28 Способ по пункту 27, отличающийся тем, что рода, предпочтительно 9/10, наиболее предпочтииз аппарата выводят гидролизат, в значительной тельно 99/100 или соответствующее количество степени свободный от аммиака и двуокиси углекомпонентов, из которых можно получить цианирода стый водород 29 Способ по любому из пп 19 - 28, отличающийся тем, что процесс проводят непрерывно 16 Способ по любому из пунктов 12 - 15, отличающийся тем, что в смесь 1 добавляют аммиак 30 Способ по пункту 1, отличающийся тем, что и двуокись углерода или такие компоненты, из метионин выделяют из метионата щелочного мекоторых можно получить аммиак и двуокись углеталла в водном растворе с помощью двуокиси рода, в количестве, менее чем 5/10 общего колиуглерода чества добавляемых компонентов, предпочти31 Способ по пункту 30, отличающийся тем, что тельно не более 1/10 и наиболее предпочтительно перед выделением метионина в водный раствор не более 1/100 добавляют пеногаситель 17 Способ по любому из пунктов 12 - 16, отли32 Способ по п 30, отличающийся тем, что прочающийся тем, что в смесь 1 добавляют воду в цесс выделения метионина проводят в реакторе количестве не более 5/10, предпочтительно не импеллерного типа с интенсивным перемешиваболее 1/10 и наиболее предпочтительно не более нием или в реакторе квазиидеального перемеши1/100 вания 18 Способ по любому из пунктов 12 - 17, отли33 Способ по пункту 31, отличающийся тем, что чающийся тем, что в смесь 1 компоненты добавпроцесс выделения метионина проводят в реактоляют в реакционную смесь непосредственно или ре импеллерного типа с интенсивным перемешипосле предварительного перемешивания в течеванием или в реакторе квазиидеального перемение не более 30 секунд шивания 19 Способ по п 1, отличающийся тем, что гидро34 Способ по любому из пп 31 или 33, отличаюлиз проводят в водном растворе, содержащем щийся тем, что пеногаситель добавляют в виде ионы щелочного металла и двуокись углерода дисперсии 20 Способ по п 19, отличающийся тем, что гид35 Способ по любому из пп 31, 33 или 34, отлиролиз проводят по крайней мере в начале процесчающийся тем, что пеногаситель добавляют в са в присутствии по меньшей мере 0,1 эквиваленколичестве от 1000 до 10 000 ррт в пересчете на та, предпочтительно до 7 эквивалентов аммиака общую весовую часть метионина на каждый эквивалент 5-(2-метилмеркаптоэтил)36 Способ по любому из пп 30 - 35, отличаюгидантоина щийся тем, что двуокись углерода подают в водный раствор с помощью системы сопел, располо21 Способ по п 19, отличающийся тем, что гидженных в нижней части реактора ролиз проводят в присутствии металлического циркония или сплава циркония, содержащего по 37 Способ по любому из пп 30 - 36, отличаюменьшей мере 10 мае % циркония щийся тем, что выделение метионина проводят под давлением от 1 до 30 bar 22 Способ по пункту 20, отличающийся тем, что гидролиз проводят в присутствии металлического 38 Способ по любому из пп 30 - 37, отличаюциркония или сплава циркония, содержащего по щийся тем, что выделение метионина проводят меньшей мере 10 мае % циркония при температуре от 0 до 100°С 23 Способ по любому из пп 19 - 22, отличаю39 Способ по любому из пп 30 - 38, отличающийся тем, что гидролиз проводят при темперащийся тем, что используют водный раствор метуре от 120 до 250°С и под давлением от 5 до 30 тионата щелочного металла, полученный, как опиbar сано в пунктах 19-29 24 Способ по любому из пп 19 - 23, отличаю40 Способ по любому из пп 30 - 40, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют щийся тем, что водный раствор практически не соединения калия содержит аммиака 25 Способ по любому из пп 19 - 24, отличаю41 Способ по любому из пп 30 - 40, отличающийся тем, что щелочную компоненту добавляют щийся тем, что процесс проводят непрерывно Изобретение относится к способу получения D.L-метионина или соли D.L-метионина с использованием следующих компонентов 3 метилмеркаптопропионового альдегида, цианистого водорода, аммиака и двуокиси углерода или 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина или соли 444 70 метионина или с использованием соединении, из которых могут быть синтезированы вышеуказанные компоненты, в присутствии воды Ниже приведены уравнения реакции для получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина о 2Н3С—S—СН2—СН2—І + 2HCN + 2NH3 + 2СО2 'н Р *• On?—Un—Ц / \ HN ,NH + insU (1) ЗСО2 э—vrb (2) О лі* D.L-метионина г 1 1 свободного D.L-метиснина. 2СО2 + 2Н2О NH 2 2H3C~S-CH2—СН2-СН-СООН + 2МНСО3 (3) где М - щелочные, щелочноземельные металлы, аммоний, предпочтительно калий Стадии получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина, соли метионина и свободного метионина целесообразно проводить непрерывно и, следовательно, синтез метионина должен представлять собой непрерывный процесс Особенно выгодно подвергать рециркуляции аммиак и двуокись углерода, то есть использовать выделяющиеся на соответствующих стадиях синтеза указанные компоненты для следующего цикла синтеза Прежде всего целесообразно при использовании соединений калия возвращать их в цикл Способ получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина в основном известен Согласно этому способу для синтеза целевого продукта используют компоненты, указанные в уравнении 1) или соединения, из которых можно получить указанные компоненты Так, например, используют щелочи или соли аммония наряду с цианистым водородом, аммиаком и двуокисью углерода или акролеин и метил меркаптан наряду с 3метилмеркаптопропионовым альдегидом Известен способ получения замещенных гидантоинов с помощью превращения соответствующих альдегидов и кетонов в присутствии цианидов щелочных металлов и карбоната аммония (Chem Rev 46 (1959) 422 - 425) Превращение проводят с использованием стехиометрических количеств исходных компонентов при 80°С и давлении 3 bar или в присутствии многократного избытка аммиака при температуре при 60°С и нормальном давлении (DT-PS 11 66 201) Известен также способ получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина из 3-метилмеркаптопропионового альдегида в присутствии карбоната аммония и цианидов Реакцию проводят при 40 - 120°С, далее рН реакционной смеси доводят до 4 и для завершения реакции смесь нагревают до 50 - 100°С (US-PS 2 557 913) Согласно другому известному способу 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоин получают путем добавления 3-метилмеркаптопропионового альдегида в водный растворе, содержащий аммиак, двуокись углерода и синильную кислоту или их соли, в котором в данном случае частично или полностью происходит превращение Затем в этот раствор добавляют водный раствор аммиака, двуокиси углерода или их солей и ранее полученный 3-метилмеркаптопропионовый альдегид и проводят реакцию превращения при 100°С и при нормальном давлении (DT-OS 16 20 332) В японском патенте JP 48-005763 описан способ получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина из 3метилмеркаптопропионового альдегида и цианистого водорода или цианида и карбоната аммония в присутствии аммиака при 80°С в течение 1,5 часов с выходом 98,5% Проведение реакции в присутствии комплексонов ионов металлов в воде приводит к выходу 97,8% (JP 48-004465) Аналогичный способ с использованием органических растворителей при 50 - 200°С под давлением описан в патенте JP 40-36676 Одностадийный способ получения D.L-метионина включает нагревание смеси акролеина, метил меркаптана, цианистого водорода и карбоната аммония в воде при 50 70°С в течение 2 часов и омыление полученного гидантоина до D.L-метионина (JP 50-004018) Подобным образом проводят реакцию, описанную в патенте JP 52-027768, но в отличии от вышеописанного способа, в реакционную смесь добавляют аминокислоты, такие как метионин, треонин, глицин, аланин или лейцин Нагревание смеси 3-метилмеркаптопропионового альдегида, двуокиси углерода, аммиака, цианистого водорода и едкой щелочи при 80°С в течение 2 часов приводит к получению 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина с выходом 97% (JP 50-018467) Известен способ получения 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина из 3метилмеркаптопропионового альдегида, цианида натрия и карбоната аммония в воде в присутствии тиосульфата калия или карбоната калия (SU 740770) Известен также одностадийный способ получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина из акролеина, метилмеркаптана, цианистого водорода и карбоната аммония с выходом 85% (Asahi Chem Ind , Agile Biol Chem 52, 589 (1988) Аналогичный способ описан в китайском патенте CN 85 1085905, но в отличии от предыдущего способа в реакционную смесь добавляют раствор метионина в уксусной кислоте, выход 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина составляет 91% Полученный по известным методам 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоин содержит значительные количества примесей 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоиновую кислоту, амид 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоиновой кислоты, метионинамид, метиониннитрил, а также циангидрин метилмеркаптопропионового альдегида, ими 47404 нонитрил и полимеры В то время, как первые три из перечисленных соединений, также как и гидантоин, превращаются в метионин в результате щелочного гидролиза, остальные соединения и их продукты гидролиза остаются в реакционной смеси и при дальнейшем выделении полученного метионина удаление этих примесей представляет значительные трудности Эти проблемы возникают в тех случаях, когда для получения метионина используют гидантоин и для выделения метионина из реакционной смеси используют двуокись углерода с последующим возвращением маточного раствора в следующий цикл синтеза Полученный метионин окрашен и нестабилен при хранении Щелочной гидролиз 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина является известным методом Например, известен способ гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина в водном растворе гидроксида бария под давлением и повышенной температуре (US-A2,527,366 и USА2,557,913) Недостатками этого способа является необходимость использования больших количеств дорогостоящего гидроксида бария с последующим выделением нейтральной соли бария Из патента US-A 2,557,920 известно, что при использовании гидроксида натрия для гидролиза гидантоинов образуются альфа-аминокислоты Однако недостатком этого способа является необходимость использования по меньшей мере трехкратного избытка гидроксида натрия на моль гидантоина Те же самые недостатки характерны при использовании гидроксида калия Кроме того, из патента US-A 4,272,631 известно, что для гидролиза 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина можно использовать смесь гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов Однако при выделении метионина возникает необходимость отделить ионы щелочноземельных металлов, что приводит к снижению выхода целевого продукта до 80,5% Известен способ гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина при 105 - 230°С под давлением в среде, содержащей гидроксид металла и спирт с температурой кипения от 125 до 130°С (US-A 4,259,925) Недостатком этого метода является необходимость регенерировать высококипящий спирт Кроме того выход составляет 65% В патенте DE-PS 19 06 405 описан гидролиз 5(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина в водных растворах карбонатов щелочных металлов и / или гидрокарбонатов щелочных металлов, в процессе гидролиза наблюдается непрерывное выделение аммиака и двуокиси углерода При этом, предпочтительно использовать карбонат калия и молярное соотношение гидантоин - щелочь от 1 1 до 1 5 Гидролиз проводят под давлением при температуре 120 - 220°С Непрерывно действующий аппарат под давлением состоит из трех последовательно соединенных циркуляционных испарителей D.L-метионин выделяют из раствора метионата щелочных металлов, с использованием двуокиси углерода, затем маточный раствор, полученный после отделения кристаллического метионина, возвращают в цикл для дальнейшего 8 гидролиза 1 - 2% остаточного гидантоина Известен способ смещения равновесия реакции гидролиза в сторону образования аминокислоты путем удаления образующихся газообразных продуктов реакции (аммиака и двуокиси углерода) из реакционной смеси, что приводит к увеличению выхода целевого продукта (DE-AS 1518 339) При этом требуется сложная аппаратура для регулирования давления газового потока В японском патенте 49/116 008 описан способ гидролиза 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина в присутствии ванадиевых, молибденовых, вольфрамовых кислот или их производных Выход составляет около 70% Недостатком этого метода является необходимость отделения катализатора Кроме того, для получения высококонцентрированного раствора метионина необходимо добавлять щелочь, например, соединение калия Известен способ (патентная заявка Японии 75/106 901, С А 84, 44666k (1976)) получения метионина из 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина путем гидролиза в присутствии приблизительно 1,2 эквивалентов гидроксида натрия и приблизительно 9 эквивалентов аммиака при 180°С При этом, образующийся раствор метионата натрия содержит выпадающий в осадок карбонат натрия, что значительно осложняет осуществление непрерывного процесса Аналогичный способ с использованием гидроксида калия описан в патенте DE-PS19 06 405 В патенте DE 26 14 411 А описан гидролиз 5(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина в водном растворе в присутствии имидазола при 160°С Метод характеризуется низким выходом, кроме того необходимо добавлять соединения щелочных металлов для получения высококонцентрированного раствора В патентных заявках Японии (JP 03/95145 и JP 03/95146) описан гидролиз гидантоинов в водных растворах при повышенной температуре и повышенном давлении в присутствии оксидов металлов или смесей оксидов металлов, таких как, ZrO2, Т1О2, ІЧЬгОб или ТЮг-ЫЬгОб, способ характеризуется низкими выходами целевого продукта 65 66% Кроме того полученные растворы необходимо нейтрализовать соединениями щелочных металлов Вышеперечисленные способы характеризуются низкими выходами или существенными недостатками, связанными с выпадением в осадок образующихся метионина или солей в виде карбонатов, что приводит к включению в процесс дополнительных стадий и значительно усложняет проведение непрерывного процесса Способ получения свободного метионина из его соли щелочного металла в основном известен При этом используется принцип вытеснения сильными кислотами слабых кислот из их солей, так например, при обработке солей метионата соляной, серной, фосфорной кислотами или сильным катионообменником получают свободный D,Lметионин (DE 21 40 506 С, DE 21 22 491 С, DE 29 12 066 A, BE 877 200, US-A 3 433 832, FR 1 532 723) К недостаткам этого метода относится необходимость удаления выпадающих в процессе реакции в осадок солей щелочных металлов, а так 47404 же невозможность регенерации используемых кислот В связи с этим, данный способ не пригоден для осуществления непрерывного, безопасного и экономичного процесса получения метионина Известен практичный способ получения D,Lметионина путем гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина в водном растворе в присутствии двуокиси углерода (US-A 2 557 913, DE-PS 19 06 405 и JP 42/44056) Согласно методу, как правило, D.L-метионин получают в виде тонких пластинок или чешуек, что приводит к плохой фильтруемости продукта и усложняет процесс промывки кристаллического осадка, кроме того выпавший в осадок D.L-метионин характеризуется плохой текучестью и имеет тенденцию к комкованию Для преодоления этих трудностей при использовании двуокиси углерода для получения метионина согласно японскому патенту JP 42/44056 в реакционную смесь добавляют казеин или водорастворимые высокомолекулярные производные целлюлозы Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения метионина или его соли, при осуществлении которого образуются по возможности минимальные количества побочных продуктов реакции, причем они должны легко удаляться, а выпадающий в осадок конечный продукт - легко фильтроваться Отдельные компоненты, выделяющиеся в процессе реакции, должны быть регенерированы и возвращены в процесс получения целевого продукта Кроме того, полученный метионин должен быть практически неокрашенным и устойчивым при хранении Разработанный способ должен обеспечивать создание непрерывного крупномасштабного производства метионина Задача изобретения достигается при использовании способа получения метионина или его соли путем превращения следующих компонентов 3-метилмеркаптопропионового альдегида, цианистого водорода, аммиака и двуокиси углерода или соединений, из которых можно получить указанные компоненты, в 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоин в данном случае в присутствии воды Первой стадией процесса получения метионина или его соли из указанных компонентов является приготовление смеси 1, содержащей по крайней мере преобладающее количество 3-метилмеркаптопропионового альдегида (минимум 5/10) и по крайней мере 1/10 цианистого водорода или соответствующие количества соединений, из которых можно получить указанные компоненты Кроме того, смесь 1 должна содержать менее 5/10 каждого из следующих компонентов аммиака, двуокиси углерода, либо соединений, из которых можно получить указанные компоненты Затем для получения 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина к смеси 1 добавляют один или несколько компонентов, причем этот / эти последний / последние компонент / компоненты могут быть добавлены к смеси 1 или в другие смеси К соединениям, из которых могут быть получены вышеуказанные компоненты, относятся, например , соли цианистого водорода, аммиак, двуокись углерода, например, цианид натрия и калия, карбонат аммония или бикарбонат аммония, карбонат натрия или калия или бикар 10 бонат натрия или калия, предпочтительно водные растворы Компонентами, из которых можно получить 3-метилмеркаптопропионовый альдегид, являются акролеин и метил меркаптан Особенно важно в процессе этой реакции добавлять соли металлов по возможности в недостатке, так, чтобы альдегидный и / или цианидный компоненты были в стехиометрическом избытке по отношению к постепенно добавляемым ионам металлов В этом случае предпочтительно добавлять не соли металлов, такие как цианид натрия и цианид калия, а соединения, перечисленные выше Кроме того, при непрерывном процессе можно дополнительно добавлять другие соли металлов, например, катализаторы, указанные выше, при соответствующем дозировании которых соотношение добавляемых ионов металлов к компонентам реакции не изменяется В данной заявке добавляемыми компонентами называют также такие компоненты, при добавлении которых в реакционную смесь изменяется их строение Например, при добавлении аммиака и двуокиси углерода в воду часть этих компонентов находится в виде карбоната или бикарбоната аммония По заявляемому способу получают бесцветный, высокоочищенный 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоин, с практически количественным выходом Полученный гидантоин используют в непрерывном процессе получения метионина или его соли при постоянном рециркулировании маточного раствора Полученный метионин обладает чрезвычайной стабильностью при хранении, то есть не изменяет цвет и не комкуется По заявляемому способу смесь 1 содержит по крайней мере 5/10 цианистого водорода, предпочтительно 9/10 наиболее предпочтительно 99/100 или соответствующую часть компонента, из которого получают цианистый водород Вышеуказанные соотношения (например, 5/10), а также следующие всегда относятся к добавляемым компонентам (а не к стехиометрии реакции) Таким образом, общее количество добавленного компонента 1/1 не зависит от стехиометрии По заявляемому способу целесообразным является добавление в смесь 1 аммиака или двуокиси углерода или таких компонентов, из которых они могут быть получены, в количестве менее 5/10 от их добавляемого количества, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100 Целесообразно также, чтобы количество добавленной воды в смеси 1 составляло не более 5/10, предпочтительно не более 1/10 и наиболее предпочтительно не более 1/100 Предпочтительно также, чтобы все компоненты в начале превращения находились в реакционной смеси в указанных количествах, то есть требуется строгая дозировка всех компонентов, Целесообразно также предварительно приготовить две смеси, содержащие все необходимые для проведения реакции компоненты с последующим их перемешиванием Особенно благоприятно, если отдельные компоненты или смеси быстро и тщательно перемешивать при их добавлении в реакционную смесь 12 11 47404 Нежелательно, чтобы реакционная смесь соляемого способа Далее приводятся спецификадержала органические растворители, или, в слуции способа, касающиеся стехиометрии, чае использования, их содержание должно сотемпературы и так далее, причем эти параметры ставлять не более 20 частей (по весу), относятся ко всем вышеперечисленным способам предпочтительно не более 10 частей (по весу) в Согласно заявляемому изобретению получепересчете на 100% (весовых) воды ния 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина готовят раствор цианистого водорода в 3Целесообразно, чтобы маточную смесь / смеметилмеркаптопропионовом альдегиде и раствор си и в данном случае отдельные компоненты вноаммиака и двуокиси углерода в воде, затем полусить в предварительно подготовленную реакционченные растворы быстро и тщательно перемешиную смесь, содержащую 5-(2-метилмеркаптоэтил)вают и проводят реакцию превращения Выдегидантоин Причем в случае использования двух ляющиеся в процессе реакции гидролиза или более маточных смесей необходимо, чтобы в гидантоина аммиак и двуокись углерода можно них содержались все используемые компоненты возвращать в процесс получения метионина РасПри этом особенно важно, если все маточные твор цианистого водорода в 3растворы и в данном случае отдельные компометилмеркаптопропионовом альдегиде готовят ненты, необходимые для проведения периодичетаким образом, чтобы их соотношение было эквиского или непрерывного способов, добавляют в молярным, причем допускается избыток цианистореакционную смесь в течение не более 30 сек го водорода При этом предпочтительно, чтобы в Согласно предлагаемому способу реакцию растворе на каждый моль 3проводят в указанных условиях при температуре метилмеркаптопропионового альдегида приходивыше 80°С, под давлением значительно выше лось не более чем 1,1 молей цианистого водороустанавливающегося равновесного давления реда, лучше - от 1,005 до 1,05 молей цианистого акции, предпочтительно при давлении не менее 3 водорода на моль 3-метилмеркаптопропионового bar, лучше - выше 10 bar альдегида Варианты предлагаемого способа особенно пригодны для проведения непрерывного процесса Целесообразно использовать насыщенные получения метионина или разбавленные растворы аммиака и двуокиси углерода в воде, предпочтительно содержание Из перечисленных выше способов получения аммиака должно составлять не менее 5% (весометионина или его соли наиболее целесообразно вых) Для получения раствора можно использоиспользовать два приема, один из которых наибовать гидрокарбонат аммония, карбонат аммония, лее предпочтителен Таким образом предлагаекарбаминовую кислоту, карбамидат аммония, симый способ касается непрерывного способа полунильную кислоту или смесь перечисленных сочения метионина или его соли путем превращения единений Молярное соотношение аммиака и двуследующих компонентов 3окиси углерода должно составлять примерно от метилмеркаптопропионового альдегида, циани1,2 до 4,0 моль, предпочтительно от 1,6 до 1,8 стого водорода, аммиака и двуокиси углерода или моль аммиака на каждый моль двуокиси углерода таких соединений, из которых могут быть получеРаствор цианистого водорода в 3ны указанные компоненты, в данном случае в приметилмеркаптопропионовом альдегиде смешивасутствии воды При этом полученный 5-(2ют с раствором аммиака и двуокиси углерода таметилмеркаптоэтил)-гидантоин используют для ким образом, чтобы молярное соотношение амдальнейшего его превращения в метионин или его миака и 3-метилмеркаптопропионового альдегида соль, причем компоненты вносят в реакционную в смеси составляло от 1,2 до 6 к 1,0, предпочтисмесь, которая состоит из вышеназванных компотельно от 2,0 до 4,0 к 1,0, лучше - от 2,5 до 3,0 к нентов и уже содержит по крайней мере 1/10 часть 1,0 от теоретического количества 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина Указанную реакСогласно изобретению процесс проводят при цию проводят при повышенном давлении, по температуре окружающей среды или выше, предкрайней мере 3 bar почтительно выше 60°С, лучше в интервале от 80°С до 140°С Целесообразно проводить процесс Целесообразно проводить реакцию при давв интервале от 80°С до 130°С, лучше - в интервалении не менее 7 bar, предпочтительно не менее ле от 90°С до 120°С Хотя процесс можно прово10 bar Кроме того, особенно важно при проведедить при любом давлении, целесообразно испольнии реакции добавлять компоненты в реакционзовать повышенное давление до 20 bar, ную смесь либо непосредственно, либо в виде предпочтительно выше устанавливающегося равнепрерывного потока с предварительным переновесного давления реакции на 2 - 3 bar Время мешиванием в течение не более 30 секунд, то проведения процесса выбирают с учетом, прежде есть необходимо, чтобы отдельные компоненты всего температуры и соотношения компонентов находились в контакте с другими компонентами не более 30 секунд до их добавления в реакционную Особенно важно использовать раствор цианисмесь стого водорода в 3-метилмеркаптопропионовом альдегиде и раствор аммиака и двуокиси углерода Кроме того, при проведении процесса по этов воде для получения реакционной смеси, так как му варианту, целесообразно проводить перечиспри смешивании всех этих компонентов происхоленные выше приемы дит частичное или полное образование гиданПредпочтительно объединить вышеописантоина ные приемы в один процесс, причем возможно в последующем добавлять в этот процесс дополниЦелесообразно проводить реакцию непретельные приемы для усовершенствования заяврывно, то есть реакционную смесь непрерывно 13 47404 подают в цикл через два расположенных рядом отверстия, предназначенных для добавления раствора цианистого водорода в 3метилмеркаптопропионовом альдегиде и раствора аммиака и двуокиси углерода в воде соответственно, другое отверстие предназначено для постоянного вывода соответствующей части реакционной смеси Хоти соотношение объема вводимых в цикл растворов по отношению к объему реакционной смеси в реакторе может быть любым, предпочтительно выбирать это соотношение таким образом, чтобы на каждую объемную часть вводимых растворов приходилось большее количество объемных частей реакционной смеси, в данном случае 1000 или более, предпочтительно от 5 до 100, лучше - от 10 до 25 объемных частей реакционной смеси Особенно важно обеспечивать быстрое и тщательное перемешивание добавляемых растворов с реакционной смесью Для этого можно использовать смесительные сопла, статический смеситель, а также увеличение скорости циркулирующего потока или комбинацию перечисленных способов перемешивания В выводимой из цикла части реакционной смеси в данном случае реакция превращения проходит частично, поэтому целесообразно направлять эту часть в дополнительный реактор для завершения реакции Однако в случае если на 1 объемную часть дозируемых растворов приходится менее чем 5 объемных частей реакционной смеси, существует опасность полимеризации исходных компонентов, в результате чего смесь окрашивается в темный цвет, происходит выделение осадка, что в свою очередь приводит к снижению выхода и / или повреждению аппаратуры Согласно предлагаемому изобретению целевой продукт можно получить как по вышеуказанному способу, так и по другим вариантам метода, например, путем превращения 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина в соль щелочного металла метионина с последующим ее превращением в метионин При реализации этого способа метионин или соль щелочного металла метионина получают с помощью гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина в присутствии водного раствора щелочи и двуокиси углерода с последующим превращением в метионин Причем в самом начале процесса предпочтительно проводить гидролиз в присутствии по крайней мере 0,1 эквивалента (лучше до 7 эквивалентов) аммиака на каждый эквивалент 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина Способ также осуществляют путем гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина в присутствии водного раствора щелочи и двуокиси углерода с последующим превращением в метионин, причем гидролиз проводят в присутствии металлического циркония или сплава циркония, содержащего по крайней мере 10% (весовых) циркония Цель изобретения достигается путем комбинирования обоих способов Особенно целесообразно в самом начале процесса проводить гидролиз в присутствии щелочи и двуокиси углерода, то есть, прежде всего в присутствии соединений щелочных металлов гидрокарбоната щелочного металла, карбоната 14 щелочного металла, гидроксида щелочного металла, предпочтительно калия и натрия При этом, целесообразно добавлять щелочь и двуокись углерода в стехиометрическом количестве по отношению к гидантоину, причем это соотношение можно значительно превысить Предпочтительно молярное соотношение (рассчитанное на гидантоин), равное приблизительно 3 1 В принципе возможны еще большие соотношения, однако при реализации метода предпочтительны соотношения 1,5 1 - 2 1 Согласно изобретению в реакционную смесь добавляют дополнительное количество аммиака, который частично присутствует в виде соединений аммония Наиболее целесообразно, если в начале гидролиза на каждый моль 5(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина приходится максимум 7 молей аммиака (включая соединения аммония) При этих условиях гидролиз проходит с высоким выходом и практически без образования побочных продуктов реакции, однако при этом может выпадать незначительное количество карбоната щелочного металла Наиболее предпочтительно в процессе гидролиза выводить аммиак и / или двуокись углерода вместе с водой из реакционной смеси, что позволяет регулировать условия протекания реакции, избегать выпадение карбоната щелочного металла и провести реакцию до конца Целесообразно, чтобы в состав внутреннего покрытия аппарата входил цирконий или соответствующий сплав циркония Показано, что цирконий оказывает благоприятное действие на гидролиз, по-видимому, проявляя каталитическое действие Дополнительное преимущество такого покрытия заключается в стабильности и долговечности аппарата при эксплуатации Кроме того, использование аппаратов с циркониевым покрытием не приводит к недостаткам, свойственным другим аппаратам Гидролиз проводят при температуре от 120 до 250°С и при давлении от 5 до 30 bar При проведении гидролиза в этих условиях наблюдается практически количественный выход и образование незначительных количеств побочных продуктов реакции При этом целесообразно добавлять в реакционную смесь щелочной компонент по крайней мере в эквимолярном соотношении в расчете на 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин В этих условиях гидролиз гидантоина проходит полностью и образуется соль щелочного металла метионина с практически количественным выходом Предпочтительно в начале гидролиза добавлять в реакционную смесь метионин или его соль, так как, по-видимому, эти соединения оказывают автокаталитическое действие на гидролиз На этой стадии процесса и после завершения гидролиза предпочтительно выводить образующиеся аммиак и двуокись углерода из реакционной смеси, так чтобы эти соединения практически отсутствовали в гидролизате При реализации способа особенно важно проводить процесс гидролиза непрерывно, причем целесообразно объединить эту стадию с описанными ранее в один непрерывный процесс, при этом образующиеся аммиак и двуокись углерода можно возвратить на стадию получения гидантоина 16 15 47404 Ниже приводится подробное описание стадии пользовании аппарата с внутренней поверхностью гидролиза гидантоина на примере проведения и встроенными элементами из циркония проявляреакции с использованием соединений калия, ется каталитическое действие циркония на гидропричем отдельные спецификации можно примелиз В указанных условиях не наблюдается обранить и к другим вышеописанным стадиям прозование побочных продуктов реакции При этом цесса целесообразно возвращать в цикл маточный раствор, полученный после отделения кристалличеСогласно изобретению раствор метионата каского метионина, так как содержащиеся в маточлия получают с помощью гидролиза 5-(2ном растворе остаточное количество метионина метилмеркаптоэтил)-гидантоина в присутствии может благоприятно влиять на процесс гидроксида калия, карбоната калия и/или гидрокарбоната калия или их смеси и в присутствии Среднее время нахождения реакционной смеизбытка аммиака, двуокиси углерода, угольной си в колонне в процессе гидролиза составляет 10 кислоты, синильной кислоты или их смеси в воде -20 минут При этом целесообразно, чтобы молярРеакцию проводят при температуре от 120 до ное соотношение ионов калия к суммарному коли250°С и давлении от 5 до 30 bar Гидролиз гиданчеству 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина и метоина проводят предпочтительно в присутствии от тионина было менее 10, предпочтительно 1,3-5, 1 до 15 эквивалентов одного или нескольких солучше 1 , 5 - 2 При проведении процесса в этих единений калия (например, КОН, КНСОз, К2СО3, условиях выход метионата калия в растворе сометионат калия) в пересчете на гидантоин, Кроме ставляет 99,0 - 100% Концентрацию метионата того, целесообразно выводить из реакционной калия можно определить по соответствующей смеси полностью или частично аммиак и двуокись концентрации гидантоина или с помощью разбавуглерода, содержащиеся или образующиеся в ления или концентрирования раствора, полученреакционной смеси В принципе можно использоного после гидролиза вать 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоин, полуК предлагаемому изобретению также относитченный любым другим способом, однако предпочся выделение метионина из метионата щелочного тительно использовать гидантоин, полученный по металла, предпочтительно из водного раствора, вышеуказанному способу полученного на предыдущей стадии Кроме того изобретение касается способа получения метиоВ начале гидролиза молярное соотношение нина из метионата щелочного металла в водном аммиака к двуокиси углерода в растворе составрастворе в присутствии двуокиси углерода, приляет от 1,1 до 8,0, при этом соотношение аммиака чем в водный раствор, содержащий метионат щек гидантоину должно составлять от 0,2 до 5 Солочного металла, перед выделением метионина гласно изобретению остающиеся в реакционной добавляют пеногаситель Изобретение также касмеси, полученной на предыдущей стадии синтесается способа получения метионина из метионаза, аммиак и двуокись углерода вместе с гиданта щелочного металла в водном растворе в притоином можно подавать на стадию гидролиза, при сутствии двуокиси углерода, причем выделение этом может установиться другая концентрация проводят в реакторе импеллерного типа с интенаммиака и / или двуокиси углерода сивным перемешиванием или в реакторе с кваСогласно изобретению гидролиз 5-(2зиидеальным перемешиванием метилмеркаптоэтил)-гидантоина проводят при температуре от 120 - 250°С, предпочтительно от 150 - 200°С, лучше при 160 - 180°С, под давлением 5 - 30 bar, предпочтительно 5-10 bar, лучше 7 9 bar Гидролиз проводят в колонне, обогреваемой паром, с внутренней поверхностью и встроенными элементами из циркония или сплава циркония, содержащего не менее 10% (весовых) циркония Раствор 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина непрерывно подают в верхнюю часть колонны с такой скоростью, чтобы обеспечить удаление продукта гидролиза - раствора метионата калия, через нижний вывод колонны после завершения гидролиза Газообразные продукты реакции водяной пар, аммиаки двуокись углерода соответствующим образом выводят из верхней части колонны и используют их для повторного приготовления раствора аммиака и двуокиси углерода в воде, который в свою очередь используют для получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина Согласно изобретению гидролиз 5-(2метилмеркаптоэтил)-гидантоина проводят в водном растворе гидроксида калия, карбоната калия и / или гидрокарбоната калия, содержащем 100 200 г, предпочтительно 140 - 160г ионов калия в литре гидролизуемого раствора, причем при ис Целесообразно комбинировать эти два метода друг с другом В качестве пеногасителя можно использовать все соединения, обладающие пеногасящими свойствами Предпочтительно применять пеногаситель в виде дисперсии в растворе, так как при этом пеногаситель не концентрируется на поверхности водного раствора, а равномерно распределяется по всему объему раствора В этих условиях пеногаситель оказывает благоприятное действие на процесс выделения метионина, и при этом исключается образование метионина в виде тонких пластинок или чешуек Метионин образуется в виде твердых шарообразных кристаллов, в основном диаметром от 100 до 200мкм Предпочтительно добавлять пеногаситель в количестве от 1000 до ЮОООррт, по отношению к суммарному количеству метионина (метионин + метионат, пересчитанный на метионин) При выделении метионина из водного раствора с помощью двуокиси углерода особенно предпочтительно подавать двуокись углерода в водный раствор через систему сопл, расположенных в нижней части аппарата Кроме того, целесообразно проводить процесс выделения метионина под давлением от 1 до 30 bar, предпочтительно при температуре от 0 до 100°С Очень важно применять водный раствор, 18 17 47404 практически не содержащий аммиак процесса получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина, Особенно предпочтительно проводить последнюю стадию непрерывно Целесообразно Фиг 2 Принципиальная схема непрерывного комбинировать последнюю стадию с предыдущигидролиза 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина до ми стадиями процесса, причем предпочтительно метионата щелочного металла, и объединить все стадии в один процесс Фиг 3 Принципиальная схема непрерывного получения и выделения D.L-метионина из D,LДалее приводится способ выделения метиометионата щелочного металла нина предпочтительно из D.L-метионата калия, причем можно использовать другие щелочные Для упрощения на фигурах не указаны побочметаллы, например, натрий Предпочтительные ные продукты, а также остаточные NH3/CO2, наусловия способа, приведенные ниже, относятся пример, при выведении этих компонентов также к вышеописанным стадиям Примеры 1 - 4 При выделении D.L-метионина из D,LПримеры получения 5-(2-метилмеркаптоэтил)метионата калия в присутствии двуокиси углерода гидантоина предпочтительно использовать раствор, полученНа фиг 1 представлена общая схема процесный при гидролизе 5-(2-метилмеркаптоэтил)са, описанного в примерах 1 - 4 При непрерывном гидантоина, при условии если раствор практичеспособе цианистый водород смешивают с 3ски не содержит аммиак Предпочтительно также, метилмеркаптопропионовым альдегидом с помоесли в растворе содержится D.L-метионин Кроме щью сопла 1 и затем дополнительно перемешитого, раствор может содержать определенные вают в статическом смесителе 2 В смесителе 3 количества карбоната калия и гидрокарбоната готовят раствор двуокиси углерода и аммиака в калия Перед добавлением двуокиси углерода воде, причем эти компоненты можно возвращать в раствор обрабатывают активированным углем смеситель 20 из последующих стадий процесса Двуокись углерода обычно добавляют при темпеОбе смеси подают непрерывно в реакционную ратуре от 0 до 100°С, предпочтительно от 20 до смесь в реакторе циклического действия В смеси35°С, под давлением от 1 до 30 bar, предпочтителе 4 происходит интенсивное перемешивание тельно от 2 до 5 bar По заявляемому способу растворов с циркулирующей реакционной смесью, двуокись углерода добавляют в реакционную которая прокачивается через теплообменник с смесь до тех пор, пока значение рН не достигнет помощью насоса 6 и нагревается до требуемой приблизительно от 7 до 9, предпочтительно от 7,5 температуры Соответствующая часть реакциондо 8,5 и / или до полного выпадения D,Lной смеси непрерывно выводится в дополнительметионина Особенно предпочтительно, если двуный реактор 7 для завершения реакции Полученокись углерода добавляют непосредственно в ная смесь продуктов реакции может сразу или нижнюю часть реактора, или лучше подавать двучерез некоторое время подаваться на следующую окись углерода через систему сопл, что позволяет стадию процесса получить тонкое распределение газа в реакционПример 1 ной смеси При этом целесообразно использовать На этой стадии используется оборудование, реактор импеллерного типа или реактор квазииприведенное на фиг 1 Прежде всего в цикл подадеального перемешивания Кроме того, при неют воду, нагретую до 90°С, затем непрерывно попрерывном процессе получения метионина преддают 10,5 молей цианистого водорода в 10 молях почтительно добавлять пеногаситель, что 3-метилмеркаптопропионового альдегида в час и значительно повышает производительность спо6,8л водного раствора карбоната аммония, сособа Пеногаситель обычно добавляют в количедержащего 9,6% (весовых) аммиака и 15,2% (вестве по крайней мере 1000 до ЮОООррт, предпочсовых) двуокиси углерода, в час Скорость циркутительно от 3000 до 5000ррт в пересчете на лирующего потока составляет 300л в час Процесс общее количество метионина, содержащегося в проводят при температуре 90°С, под давлением реакционной смеси, прежде всего в виде водной 14 bar Из реактора постоянно выводится реакциэмульсии Полученный метионин целесообразно онная смесь в количестве, соответствующем объвыделять из маточного раствора с последующим ему подаваемых исходных компонентов, и наего высушиванием в рукавном фильтре, что поправляется в дополнительный реактор для зволяет получить целевой продукт с хорошей теполного завершения реакции Среднее время накучестью и высоким насыпным весом Преоблахождения реакционной смеси в цикле составляет дающий диаметр частиц полученного метионина 10 минут, в дополнительном реакторе - 2 часа составляет от 100 до 200мкм Выход D,LВыход 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина, из метионина, полученного по описанному способу, которого путем последующего гидролиза получасоставляет от 98 до 100% Маточный раствор, ют метионин, в пересчете на загруженный 3полученный после отделения D.L-метионина, метилмеркаптопропионовый альдегид составляет прежде всего после фильтрации, можно возвра99,8% (Это величина получена в пересчете на щать на стадию гидролиза 5-(2100%-ный 3-метилмеркаптопропионовый альдеметилмеркаптоэтил)-гидантоина после концентригид) рования и/или удаления двуокиси углерода соответственно Пример 2 Реакцию проводят в условиях, описанных в примере 1, но в начале процесса вместо воды Для лучшего понимания сущности заявляемоподают насыщенный раствор карбоната аммония го изобретения далее приводятся примеры его при комнатной температуре, содержащий 9,6% конкретного осуществления и следующие фигуры (весовых) аммиака и 15,2% (весовых) двуокиси Фиг 1 Принципиальная схема непрерывного 19 47404 углерода Выход составляет 99,7% Пример 3 Реакцию проводят в условиях, описанных в примере 1, но при температуре в цикле и в дополнительном реакторе 115°С Давление составляет 15 bar Скорость циркулирующего потока составляет 150 л/час Среднее время нахождения реакционной смеси в цикле - 6 минут, в дополнительном реакторе - 20 минут Выход составляет 99,9% Пример 4 Реакцию проводят в условиях, указанных в примере 1, но в реактор подают раствор 10,1 молей цианистого водорода в 10,0 молях 3метилмеркаптопропионового альдегида в час и 6,8л водного раствора карбоната аммония, содержащего 5,5% (весовых) аммиака и 8,5% (весовых) двуокиси углерода, в час Температура в цикле и в дополнительном реакторе составляет 115°С Давление - 16 bar Скорость циркулирующего потока составляет 150л/час, среднее время нахождения реакционной смеси в цикле составляет 6 минут, в дополнительном реакторе - 40 минут Выход - 99,8% Примеры 5 и 6 Примеры получения раствора метионата калия Принципиальная схема процесса получения раствора метионата калия приведена на фиг 1 Пример 5 В этом примере используется оборудование для работы под давлением без встроенных элементов из циркония В колонну 8, обогреваемую паром, подают 100кг гидрокарбоната калия в водном растворе и 41кг 5-(2-метилмеркаптоэтил)-гидантоина в 400л воды в час с помощью непрерывно работающего нагнетательного насоса Процесс проводят при температуре 180°С и под давлением 8 bar, среднее время нахождения реакционной смеси в колонне составляет 15 минут Выделяющиеся в процессе реакции аммиак и двуокись углерода выводятся из верхней части колонны с помощью специального вентиля Из колонны реакционная смесь выводится без давления и подается в темплообменник 9 для охлаждения При этом скорость образования метионата калия в растворе составляет 41,9кг в час, выход - 94,5% от теории Пример 6 Для проведения процесса используют оборудование, указанное на фиг 2, включающее колонну для работы под давлением со встроенными элементами из циркония 20 В верхнюю часть колонны 8 подают с помощью насоса реакционную смесь в количестве 1600л в час (полученную на стадии синтеза гидантоина, см фиг 1), содержащую 553кг 5-(2метилмеркаптоэтил)- гидантоина, и 3550л в час смеси карбоната / гидрокарбоната калия и гидроксида калия в воде, возвращенной после выделения твердого метионина с содержанием калия 140г/л и остаточным содержанием метионина 120г/л Колонна 8 содержит встроенные элементы из циркония Температура реакции - 165°С, давление - 7 bar Выделяющиеся аммиак и двуокись углерода выводятся из верхней части колонны с помощью специального вентиля, и направляются на стадию синтеза 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина Из нижней части колонны выводится водная смесь в количестве 5150л/час, содержащая 96,5г/л калия и 175г/л метионина (что соответствует образованию метионина в общей системе 476кг/час) Выход составляет 100% Реакционную смесь охлаждают в теплообменнике 9 и направляют на стадию выделения метионина Пример 7 Пример выделения D.L-метионина из D,Lметионата калия (фиг 3) В верхнюю часть реактора перемешивания 10 объемом 340л подают непрерывно 686 л/час водного раствора с содержанием D.L-метионата калия 83,6,кг, полученного после гидролиза 5-(2метилмеркаптоэтил)- гидантоина, и с содержанием 39,77кг остаточного метионина в циркулирующем маточном растворе и соединения калия Одновременно в нижнюю часть реактора подают двуокись углерода, при этом в реакторе устанавливается давление 2 - 3 bar Кроме того, в реактор вводят пеногаситель в виде водной эмульсии со скоростью 0,30кг/час, причем это количество соответствует приблизительно 3940ррт на 1кг общего содержания метионина Процесс проводят при 25°С В реакторе поддерживают постоянный уровень с помощью непрерывного выведения соответствующейчасти реакционной смеси из нижней части реактора Выведенную из реактора часть реакционной смеси отфильтровывают, причем получают 66,5кг в час твердого D.L-метионина (в пересчете на сухое вещество) и маточный раствор с остаточным содержанием D.L-метионина 39,77кг, который направляют на стадию гидролиза гидантоина Выход целевого продукта количественный 21 22 47404 Фиг. 1 9 e C y- H H H 0K+ HS - - - 0* C2 7 C CC N2 H CO-2 ФИГ. CD CHj-S^Hj-CHj-CH-COO К +H 2 O 2 10 У CHj-S-СНг-СНг-СК-СООН Н2О/КНСОз ФИГ. 3 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 23 47404 24
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for preparation of methionine or its salt
Назва патенту російськоюСпособ получения метионина или его соли
МПК / Мітки
МПК: C07C 323/58, C07C 319/00, C07D 233/76
Мітки: спосіб, солі, одержання, метіоніну
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/12-47404-sposib-oderzhannya-metioninu-abo-jjogo-soli.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання метіоніну або його солі</a>
Наступний патент: Установка для приготування бітумних матеріалів
Випадковий патент: Система пам'яті з інтеграцією функцій зберігання та обробки інформації на одному кристалі