[发明专利]廉价的环境友好的D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明针对化工领域，涉及一种廉价的环境友好的D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法。

背景技术

蛋氨酸羟基类似物(MHA）又称D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸，是一种蛋氨酸添加剂。长期以来2-羟基-4-甲硫基丁酸及其盐已代替甲硫氨酸，广泛用于动物饲料，主要用于反刍动物，用于肉鸡和水产动物也得到了很好的效果。与甲硫氨酸相比，2-羟基-4-甲硫基丁酸呈液态，便于饲料生产商的使用。

D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸主要以水性浓缩液使用时，除含有其单体，还具有一定量的寡聚物，主要是二聚体和三聚体。如市售的剂型中，D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸总含量为88%～90%（重量）的产品中，寡聚物总量仅能控制在20%（重量）以内。这些寡聚物多以酯或者酸酐的形式存在，进一步加工制备其他产品时效果差，影响最终产品质量。如制备D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸钙时，寡聚物难于与氧化钙或者氢氧化钙反应，最后吸附在产物表面，产物干燥困难，进而影响产物质量。

在大多数专利和文献报道中，D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸的原料都是采用经过精制的甲硫基丙醛与高纯氢氰酸反应，制备2-羟基-4-甲硫基丁腈，2-羟基-4-甲硫基丁腈再水解制备D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸。主要有以下三个过程：

（1）精制的3-甲硫基丙醛（99%以上）与高纯氢氰酸（99%以上）反应生成2-羟基-4-甲硫基丁腈，又称MMP-氰醇或者MMP-CN，反应式如下：

（2）得到的2-羟基-4-甲硫基丁腈与过量的无机酸发生水合反应，生成中间体2-羟基-4-甲硫基丁酰胺，又称MHA-酰胺，反应式如下：

（3）将2-羟基-4-甲硫基丁酰胺补加一定量的水再水解生成D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸，反应式如下：

由上述反应可知，2-羟基-4-甲硫基丁腈是生产D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸的重要中间体，其收率大小及成本投入，对最终生产的D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸的品质和成本有重要影响。

在理论上，2-羟基-4-甲硫基丁腈的制备是已知的，主要包括以下两种方式：

（1）甲硫基丙醛在碱的催化下与氢氰酸反应制得；

（2）甲硫基丙醛在亚硫酸氢钠作用下与碱金属氰化物反应制得。

US5756803公开的方法即为方式（1）制备2-羟基-4-甲硫基丁腈的一种具体方法。该方法使用柠檬酸和氢氧化钠形成的缓冲液作为催化剂，溶液的pH控制在4左右，催化甲硫基丙醛与氢氰酸反应，获得2-羟基-4-甲硫基丁腈。其中，氢氰酸过量2%～5%。缓冲溶液的使用和过量的氢氰酸有利于产品2-羟基-4-甲硫基丁腈的长期保存。获得的2-羟基-4-甲硫基丁腈通过无机酸水解得到2-羟基-4-甲硫基丁酸，或者与碳酸氢铵反应，生成5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲，碳酸钾水解，二氧化碳中和得到D,L-蛋氨酸。

US2745745公开的方法即为方式（2）制备2-羟基-4-甲硫基丁腈的一种具体方法。获得的2-羟基-4-甲硫基丁腈，反应结束后需用有机溶剂苯萃取，得到含有2-羟基-4-甲硫基丁腈苯溶液，干燥、蒸除有机溶剂苯，得到2-羟基-4-甲硫基丁腈，再与无机酸反应，得到2-羟基-4-甲硫基丁酸。

显然，这些文献报道中，无论采取哪种方式合成2-羟基-4-甲硫基丁腈，为了获得高收率，都需要较纯的氢氰酸，而且氢氰酸往往是过量的，氢氰酸额外的精馏纯化和过量的使用都会造成成本的增加，这种成本的增加，特别是在工业规模，将会导致巨大的经济损失。再者，如US2745745公开的方法，在不适当的催化剂使用下，可能导致氰化过程中副产物的形成，进而为后续纯化和下游生产带来麻烦。

另一方面，怎样对制备的D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸进行分离纯化，以减少能耗、简化操作，也是降低D,L-2-羟基-4-甲硫基丁酸生产成本的主要方式。