甲硫氨酸的制備方法
【專利說明】甲硫氨酸的制備方法
[00011 本申請是2013年2月26日遞交的國際申請?zhí)枮镻CT/EP2013/053795,中國國家申請 號為201380015209.9，名稱為"甲硫氨酸的制備方法"的申請的分案申請。
[0002]本發(fā)明涉及制備具有高堆密度(bulk density)的D，L-甲硫氨酸的方法，其中，所 述甲硫氨酸通過重結(jié)晶進(jìn)行純化。
[0003] L-甲硫氨酸是一種必需的氨基酸，它作為飼料添加劑具有很高的工業(yè)重要性。由 于D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸具有相同的營養(yǎng)價(jià)值，因此，通常使用消旋體作為飼料添加劑。 D，L-甲硫氨酸的合成從甲硫基丙醛和氰化氫開始進(jìn)行，其中制備中間體5-(2-甲硫基乙基） 乙內(nèi)酰脲，所述中間體可通過水解轉(zhuǎn)化成甲硫氨酸鹽。
[0004]已知各種使乙內(nèi)酰脲水解以及隨后使甲硫氨酸從其鹽釋放的方法。本發(fā)明涉及通 過所謂的碳酸鉀方法來制備甲硫氨酸，所述方法描述于例如EP 1 256 571 A1和DE 19 06 405 A1中。在這方面，首先使5-(2-甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲的水溶液與碳酸鉀反應(yīng)，得到甲硫 氨酸鉀(口〇七38 8；[1111111161：11；[011；[仙七6)并釋放二氧化碳和氨。通過引入二氧化碳，堿性甲硫氨 酸鉀溶液被中和，并且甲硫氨酸沉淀出來。然而，以這種方式獲得的粗甲硫氨酸以片狀或薄 片狀的過濾性較差的晶體形式產(chǎn)生，其在圖1中示出。
[0005] 為控制起泡并提高晶體質(zhì)量，根據(jù)EP 1 256 571 A1，在消泡劑的存在下進(jìn)行粗甲 硫氨酸的沉淀。這個方法的缺點(diǎn)在于，甲硫氨酸是以球形但多孔的顆粒的形式獲得，其在圖 2中示出。由于其多孔結(jié)構(gòu)，以這樣的方式獲得的甲硫氨酸為了成為適銷產(chǎn)品必須用大量的 水洗滌并干燥，從而導(dǎo)致高能量消耗。
[0006] 在粗甲硫氨酸沉淀期間添加添加劑可提高晶體質(zhì)量。作為添加劑，從JP 11158140 和JP 10306071已知例如山梨糖醇月桂酸酯、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素、谷蛋白或酪蛋 白。根據(jù)這些方法，獲得了堆密度不超過770g/l的甲硫氨酸晶體。已經(jīng)證明，這些方法的不 利之處在于，它們是作為分批法或僅以半連續(xù)模式進(jìn)行。
[0007] 同樣已知通過粗甲硫氨酸的重結(jié)晶來提高甲硫氨酸的純度和堆密度。JP 2004-292324公開了例如通過添加聚乙烯醇或谷蛋白使粗甲硫氨酸重結(jié)晶，從而得到堆密度不超 過580g/l的純甲硫氨酸。重結(jié)晶通過以下方式進(jìn)行：向冷的甲硫氨酸懸浮體中逐滴添加熱 的甲硫氨酸溶液，甲硫氨酸由于熱溶液受到冷卻而沉淀出來。再次證明缺點(diǎn)是，這個方法并 非連續(xù)地進(jìn)行。
[0008] EP 1 451 139 A1描述了在羥乙基纖維素的存在下使甲硫氨酸重結(jié)晶，其中，最初 獲得了堆密度不超過620g/l的甲硫氨酸晶體。在這種情況下，已經(jīng)證明缺點(diǎn)在于，在連續(xù)的 重結(jié)晶方法中，由于再利用濾液來溶解粗甲硫氨酸而導(dǎo)致連續(xù)添加的添加劑積累，以及不 斷增加的添加劑濃度導(dǎo)致堆密度降低。出于這個原因，羥乙基纖維素不利于在連續(xù)方法中 用作結(jié)晶添加劑，在所述連續(xù)方法中，再利用純甲硫氨酸的濾液來溶解粗甲硫氨酸。重結(jié)晶 濾液的再利用對于工業(yè)規(guī)模的方法的經(jīng)濟(jì)可行性具有決定性的重要性，因?yàn)楸苊饬巳芙獾?甲硫氨酸的損失并且將廢水的產(chǎn)生最小化。
[0009] JP 46 019610 B1描述了將甲硫氨酸重結(jié)晶的方法，然而，所述方法不允許實(shí)現(xiàn)甲 硫氨酸的高堆密度。
[0010]本發(fā)明的目的是提供避免上述缺點(diǎn)的制備甲硫氨酸的方法。通過所述方法獲得的 甲硫氨酸應(yīng)易于過濾并且具有高的堆密度。此外，所述方法應(yīng)能夠以連續(xù)模式進(jìn)行，尤其應(yīng) 避免積累過程的負(fù)面后果。
[0011]為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明提供制備D，L-甲硫氨酸的方法，其中，將二氧化碳供給 到通過5-(2-甲硫基乙基）乙內(nèi)酰脲的水解而獲得的甲硫氨酸鉀水溶液中，以沉淀出粗甲硫 氨酸，分離出所述粗甲硫氨酸并將其純化，其中，出于純化的目的，制備分離出的粗甲硫氨 酸的水溶液并將其重結(jié)晶。在所述方法中，用于進(jìn)行所述重結(jié)晶的溶液含有鉀離子以及結(jié) 晶添加劑，其中，所述結(jié)晶添加劑是非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑，或不同的非離 子表面活性劑或陰離子表面活性劑的混合物。根據(jù)本發(fā)明，通過將60°C-110°C的熱的甲硫 氨酸溶液引入到35°C-80°C的溫的甲硫氨酸懸浮體中來進(jìn)行所述重結(jié)晶，所述溫的甲硫氨 酸懸浮體的溫度低于所引入的溶液的溫度，在所述添加期間，所述甲硫氨酸懸浮體的溫度 保持在 35°C_80°C。
[0012] 優(yōu)選通過將熱的甲硫氨酸溶液引入到較冷的甲硫氨酸懸浮體初始進(jìn)料中而將熱 的甲硫氨酸溶液快速冷卻，由此，產(chǎn)生溶解的甲硫氨酸的超富集(superconcentration )，并 且甲硫氨酸從溶液中沉淀出來。以這種方式，晶體生長空間方向的偏好被中斷并且實(shí)現(xiàn)了 等軸晶體特性（i sometr i c cry sta 1 hab i t)。然而，除了所希望的等軸晶體以外，也可能由 于這種快速的冷卻模式而形成不希望的新的片狀晶胚(crystal germs)。在本發(fā)明的方法 的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，具體地，可以通過與混合溫度相比將溫度適度地升高5°C_15°C、優(yōu) 選6 °C -12 °C，來將這些晶胚再溶解。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，作為存在鉀離子、添加結(jié)晶添加劑和控制重結(jié)晶的溫度的組合的結(jié) 果，獲得堆密度高于500g/l的粗粒狀的易于過濾的甲硫氨酸晶體。
[0014] 在所述方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，結(jié)晶添加劑是式1-3中示出的化合物中的一種，或 它們的混合物：
[0015] I^-O-SOsM (式 1)
[0016] R2-〇-(CH2)n-S〇3M (式2)
[0017] R3-(〇-C2H4)n-〇-S〇3M (式3)
[0018]其中，η是1-12的整數(shù)，Μ是鈉或鉀，并且R\R2和R3是線性、支化或環(huán)狀的、飽和或不 飽和的c8-c2Q烷基或芳基。
[0019] 在上述化合物的優(yōu)選實(shí)施方案中，n = 2,并且R\R2和R3是線性的、飽和的(：8-&8烷 基。
[0020] 在所述方法的另一個實(shí)施方案中，結(jié)晶添加劑是山梨糖醇脂肪酸酯或不同的山梨 糖醇脂肪酸酯的混合物，優(yōu)選聚乙氧基化山梨糖醇脂肪酸酯。在尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，結(jié) 晶添加劑是聚乙氧基化山梨糖醇硬脂酸酯，尤其是式4的聚乙氧基化山梨糖醇三硬脂酸酯：
[0022] 其中，W+x+y+Z = 20。
[0023] 用于進(jìn)行重結(jié)晶的溶液中的結(jié)晶添加劑的濃度優(yōu)選為基于溶液的總質(zhì)量至少 50ppm，尤其優(yōu)選為至少lOOppm，最優(yōu)選為至少400ppm。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)晶添加劑的最佳配料 (dosing)和分布，其優(yōu)選以水溶液或乳液的形式使用，在這種情況下，溶液或乳液中的結(jié)晶 添加劑的濃度優(yōu)選為2重量％-15重量％。
[0024] 在本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，進(jìn)行重結(jié)晶的溶液另外包含消泡劑。消泡劑 具有抑制泡沫的功能，所述泡沫在處理甲硫氨酸溶液和懸浮體時(shí)形成，并且由一些上述結(jié) 晶添加劑加劇和/或引起。此外，當(dāng)同時(shí)使用消泡劑和結(jié)晶添加劑時(shí)，對于所達(dá)到的甲硫氨 酸的堆密度產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此，實(shí)現(xiàn)大于600g/l的堆密度，積累過程的負(fù)面后果同時(shí)也得 以避免，并且本發(fā)明的方法由此也可以以連續(xù)模式進(jìn)行。
[0025] 消泡劑優(yōu)選包含硅油，優(yōu)選使用動態(tài)粘度為0.65mm2/s-10 000mm2/s、尤其優(yōu)選為 90mm2/s-1500mm2/s(在25°C根據(jù)DIN 53018測量）的硅油。消泡劑可以進(jìn)一步含有能有效作 為乳化劑的成分，例如聚乙氧基化脂肪酸和聚乙氧基化脂肪醇的混合物。消泡劑同樣可以 包含二氧化硅。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，消泡劑是水溶液，它包含5重量％_10重量％的硅油、 〇.〇5重量％-1重量％的二氧化硅、0.5重量％-5重量％的聚乙氧基化脂肪酸的混合物和2重 量％-7重量％的聚乙氧基化脂肪醇的混合物。優(yōu)選地，消泡劑以與結(jié)晶添加劑的混合物的 形式使用，所述結(jié)晶添加劑優(yōu)選以2重量％_15重量％的濃度混入。為了實(shí)現(xiàn)消泡劑的連續(xù) 且穩(wěn)定的配料，優(yōu)選在使用之前進(jìn)一步用水稀釋。
[0026] 使用硅油消泡劑會產(chǎn)生硅，使用合適的分析方法(例如，X射線光電子能譜，縮寫為 XPS)在通過本發(fā)明的方法制備的甲硫氨酸中能夠檢測到所述硅。