[发明专利]制备蛋氨酸的方法

说明书

本发明涉及制备蛋氨酸的方法，其包括在包含碱金属氢氧化物和/或碱金属碳酸盐和/或碱金属碳酸氢盐的水溶液中对5‑(2‑甲基巯基乙基)‑乙内酰脲(蛋氨酸乙内酰脲)进行加碱水解，其中过程溶液中的碱金属阳离子为钾和钠，K/Na摩尔比为99/1至20/80。

本发明涉及制备蛋氨酸的方法，其包括在包含碱金属氢氧化物和/或碱金属碳酸盐和/或碱金属碳酸氢盐的水溶液中对5-(2-甲基巯基乙基)-乙内酰脲(蛋氨酸乙内酰脲)进行加碱水解，其中过程溶液中的碱金属阳离子为钾和钠，K/Na摩尔比为99/1至20/80。

氨基酸蛋氨酸目前在世界范围内以工业方式大量生产，并且在商业上非常重要。蛋氨酸被用于许多领域，例如药物、保健和健身产品，但尤其是在用于各种牲畜的许多饲料中用作饲料添加剂。

在工业规模上，蛋氨酸是通过Bucherer-Bergs反应而化学生产的，这是Strecker合成的一种变体。在此，初始物质3-甲基巯基丙醛(由2-丙烯醛基和甲硫醇制备)、氢氰酸(氰化氢)、氨和二氧化碳进行反应以得到5-(2-甲基巯基乙基)乙内酰脲(蛋氨酸乙内酰脲)，然后将其通过用碳酸钾和碳酸氢钾的碱进行水解而制得蛋氨酸钾。蛋氨酸最终通过用二氧化碳处理而从其钾盐中释放出来(“碳酸化反应”)，可以将其作为沉淀物而从含有碳酸钾和碳酸氢钾的母液中过滤出(US 5,770,769)。然后，将沉淀的蛋氨酸从水溶液中进行重结晶、过滤出并干燥。由此获得的蛋氨酸的纯度大于99％，并且钾含量小于0.5％。

US 4,272,631证实碱金属和碱土金属氢氧化物的混合物可用于使蛋氨酸乙内酰脲皂化。但是在这些方法中，首先必须在蛋氨酸的释放过程中分离碱土金属离子，所以仅得到80.5％的最大产率。US 4,272,631并没有公开使用碱金属氢氧化物的混合物用于蛋氨酸乙内酰脲的皂化。

在工业蛋氨酸的生产中，通常将氨、碳酸钾和碳酸氢钾试剂以及二氧化碳进行再循环。然而，必须将该乙内酰脲水解循环的一部分水性过程溶液连续地用新鲜的氢氧化钾交换，实质上是从循环中除去(“吹洗”)呈甲酸钾形式的未活化的钾盐。甲酸钾由蛋氨酸乙内酰脲溶液中存在的氰化氢残留物和乙内酰脲水解的碱性钾盐形成(WO2013030068 A2)。蛋氨酸合成的另一副产物是蛋氨酸二肽(EP 1 564 208 A1)。通常而言，必须避免乙内酰脲水解循环中副产物的过度富集，因为否则会在下游发生晶体形成的破坏。乙内酰脲水解循环的流程(scheme)如图1中所示。

再循环至乙内酰脲水解循环的典型过程溶液包含约10-16重量％的钾、5-10重量％的蛋氨酸、3-5重量％的甲硫氨酰基蛋氨酸、0.5-2.0重量％的甲酸盐和0.2-0.3重量％的乙酸盐。

通过用二氧化碳分别以呈蛋氨酸和碳酸钾形式而沉淀、过滤并送回至过程溶液中，可以将甲二磺酸盐(methionate)和钾从吹洗料流中部分回收。但是，仍然有相当昂贵的钾盐的显著损失。最终的吹洗溶液包含约2-6重量％的蛋氨酸、4-8重量％的甲硫氨酰基蛋氨酸6-14重量％的呈钾盐形式的钾、1-1.7重量％的甲酸盐和0.3-0.5重量％的乙酸盐。

为了回收利用剩余的碳酸钠，Capelle和Rey(WO 2016/170252 A1)提出了一种制备蛋氨酸的方法，该方法通过在水相中使蛋氨酸乙内酰脲进行加碱水解，从水解介质中除去氨和二氧化碳，中和所得蛋氨酸的钠盐，其中在除去氨和二氧化碳之后，将反应介质浓缩以使碳酸钠沉淀，将沉淀的碳酸钠过滤出，并在氢氧化钠和碳酸钠的存在下再循环而用于加碱水解。然而在该方法中，蛋氨酸钠盐的中和用亚硫酸实现，这仍然会导致大量作为副产物的硫酸钠，该副产物必须从所述过程中去除掉。

在碳酸化反应中，即在蛋氨酸的碱金属盐与二氧化碳形成蛋氨酸和碱金属碳酸氢盐的反应(图1)中，使蛋氨酸沉淀并从过程溶液中除去。但是，由于碳酸氢钠和蛋氨酸的溶解度差异很小(图2)，在该反应中使用蛋氨酸的钠盐的情况下，大量的碳酸氢钠会与蛋氨酸共沉淀。因此，在碳酸化反应中使用蛋氨酸的钾盐，这意味着通常要将氢氧化钾添加到乙内酰脲水解循环过程中。