酮基甲硫氨酸缩酮及其衍生物的制作方法

专利名称：酮基甲硫氨酸缩酮及其衍生物的制作方法
技术领域：
本发明涉及酮基甲硫氨酸縮酮(ketomethionine ketal)和半缩酮以及它们 的衍生物，还涉及它们的制备方法，以及它们用作饲料添加剂的用途，特 别是用于反刍动物营养的用途。
背景技术：
作为饲料添加剂，氨基酸例如甲硫氨酸、赖氨酸或苏氨酸是动物营养 的重要成分。它们使动物可以更快地生长，还可以使词料的利用更加有效。 这通常意味着重要的经济利益。饲料添加剂的市场具有重要的工业和经济 价值。此外，由于一些国家，尤其是例如中国和印度的不断发展的重要性， 饲料添加剂是增长很快的市场。
其中，WO 2004008874公开了甲硫氨酸对于许多动物种类，包括反刍 动物，是第一限制性氨基酸。例如，对于奶牛，就牛奶的数量和质量而言， 有效的牛奶生产极大地依赖于甲硫氨酸的充足供应。在这种情况下，瘤胃 中形成的微生物蛋白质或者来自词料但没有在瘤胃中经过降解的蛋白质不 能完全满足高产奶能力的奶牛对甲硫氨酸的要求(Gmulet等，J.爿"/ma/
Sc/e"c^ (2004)， 269)。因此，向饲料中补充甲硫氨酸，以增加产奶的 经济效率以及牛奶的质量是有利的。
对于单胃动物，例如家禽和猪，通常，采用甲硫氨酸和甲硫氨酸羟基 类似物(MHA)，也称作羟甲基硫代丁酸(HMB)作为饲料添加剂。这增大了 体内可以用来促进动物的生长的L-甲硫氨酸的有效量。
相反地，向饲料中补充甲硫氨酸对于反刍动物是无效的，这是因为多 数甲硫氨酸在反刍动物的瘤胃中被微生物降解了。从而，由于这种降解， 补充的甲硫氨酸仅仅有一些部分经过动物的小肠，在小肠中通常将甲硫氨 酸吸收到血液中。
WO 99/04647描述了将MHA用于反刍动物。其中，公开了在瘤胃中仅仅一部分MHA发生分解，因此，在小肠屮吸收之后，至少20-40%的补充 的MHA可以进入代谢。相反地，在其它许多出版物中，对于MHA在反刍 动物中的作用模式有不同描述。例如，WO 200028835描述了仅当以60-120g/ 天/动物的非常大的量供给MHA时，MHA可以成功地穿过瘤胃，最终进入 小肠被吸收。然而，这对经济效率有不利影响。
为了使甲硫氨酸产品例如D，L-甲硫氨酸或外消旋MHA对于反刍动物 高效可用，必须采用防止瘤胃降解的保护形式。在这种情况下，面对的挑 战是寻找合适的甲硫氨酸产品，其为甲硫氨酸提供尽可能高的瘤胃稳定性， 同时又确保在消化道中对甲硫氨酸的高效吸收。在这种情况下，有许多为 D,L-甲硫氨酸或外消旋MHA提供这些性能的可能性
通过应用合适的保护层或将甲硫氨酸分布在保护基质中，可以实现高 的瘤胃稳定性。结果，甲硫氨酸可以几乎没有损失地通过瘤胃。然后，在 进一步的过程中，例如，在皱胃中通过酸性水解将保护层打开或除去，然 后，在动物的小肠中可以将释放的甲硫氨酸吸收。保护层或保护基质可以 包含许多物质的组合，例如类脂、无机材料和糖类。以下产品形式是可商 购获得的
i) 得自Nisso America的Met-PlusTM是类脂保护的甲硫氨酸，其含有 65%的D,L-甲硫氨酸。保护基质包含长链脂肪酸例如月桂酸的钙盐。采用 丁基化羟基甲苯作为防腐剂。
ii) 得自Degussa AG的Mepron M85是糖类保护的甲硫氨酸，其具有 D,L-甲硫氨酸、淀粉和硬脂酸的核。采用乙基纤维素作为保护层。所述产 品具有85%的D，L-甲硫氨酸含量。
iii) 得自Adisseo的SmartamineTMM是聚合物保护的甲硫氨酸。颗粒中 除了含有硬脂酸外，还含有至少70y。的D，L-甲硫氨酸。保护层含有乙烯基 吡啶-苯乙烯共聚物。
尽管物理保护防止甲硫氨酸在瘤胃中发生微生物分解，从而可以增强 甲硫氨酸在动物体内的供给和利用，但也存在一些严重的缺点。
通常，甲硫氨酸的制备或包覆技术很复杂，并且是很费劳力的过程， 因此成本很高。此外，在饲料加工过程中，成品颗粒的表面涂层很容易被机械负载和磨损而损坏，这会导致保护层的减少或甚至完全损失。因此， 也就不可能对经过保护的甲硫氨酸颗粒进行加工和再造粒以形成更大的化 合物饲料颗粒，这是因为机械应力会再次破坏保护层。这严重地限制了这 种产品的用途，因为化合物饲料造粒是词料加工中广泛采用的方法。 b)化学保护
除了单纯物理保护的可能性之外，通过对化学结构进行改性，例如通 过对羧酸基团进行酯化，可以实现甲硫氨酸的增强的瘤胃稳定性。目前， 以下产品可以商购获得或者在文献中有描述
i) 甲硫氨酸酯，例如D,L-叔—:].基ip硫氨酸:已测试和证明了该酯仅具 有中等瘤胃稳定性(Loerch和Oke; "Ruinen Protected Amino Acids in ■Ruminant Nutrition", "Absorption and Utilization of Amino Acids" Vol. 3， 1989, 187-200, CRC Press Boca Raton, Florida)。相反地，WO 0028835对于D， L隱 叔丁基甲硫氨酸公开了 80%的生物值。
ii) 得自Adisseo的MetasmartTM是MHA的外消旋异丙基酯(HMBi)。 美国公司Novus也以商标"Sequent"出售该化合物。在WO 00/28835中，公 开了反刍动物中HMBi至少50%的生物值。在这种情况下，特别地，疏水 性HMBi通过瘤胃壁的令人吃惊的快速吸收起着决定性作用。然后，酯可 以在血液中水解成MHA，在氧化和随后的氨基交换之后，可以转化成L-甲硫氨酸。在专利EP 1358805中，公开了可相比的HMBi生物值。在这些 文献中，将HMBi涂覆到多孔载体上。在另--出版物中，European Commission报道，也有约50%的HMBi被瘤胃壁吸收(European Commission: Report of the Scientific Committee on Animal Nutrition on the Use of HMBI; 2003年4月25日)。Gmulet等在2004年在Journal of Animal and Feed Science (269)中公开，HMBi的异丙基的亲脂性能使其可以通过瘤 胃更好地分散。
对于HMBi的制备，已经公开了两种不同的方法。因此，可以从相应 的羟腈一步直接合成HMBi (WO 00-59877)。在这种情况下，原位发生得到 异丙基酯的酯化反应，而不需要预先分离MHA。与之相反地，另- --种方法 采用异丙醇将纯的MHA酯化(WO 01-58864和WO 01-56980)。在两种情况 下，为了进行合成，都用到了昂贵，而且有很大的潜在危险的氢氰酸。iii)酮基甲硫氨酸及其羧酸衍生物:近来，在专利申请WO 2006-072711
中，首先公开了采用这类化合物，特别是酮基甲硫氨酸本身作为饲料添加 剂。在该专利申请中，也描述了制备酮基甲硫氨酸及其羧酸衍生物的技术 方法。酮基甲硫氨酸是甲硫氨酸的直接前体，并且在体内通过氨基交换作
用，可以很容易一步转化成L-甲硫氨酸。与之相比，MHA和HMBi的共同 缺点是，它们在体内需要两步或三步才能转化成L-甲硫氨酸。例如，首先 必须将HMBi水解以释放出MHA，随后在氧化酶的作用下，将其氧化成酮 基甲硫氨酸。直到这时，酮基甲硫氨酸才可以直接还原氨化得到L-甲硫氨 酸[Bakei'; "Utilization of Precursors for L- Amino Acids", "Amino Acids in Farm Animal Nutrition" (D'Mello, J. P. F., ed,)， 1994， 37-64. CAB Intl., Wallingford, Oxon,UK.]。
作为a-酮基羧酸及其盐，例如钠盐或钙盐的游离酮基甲硫氨酸是很久 以来就从文献中已知的化合物，并且已经通过生物化学方法和化学方法对 其进行了制备。例如，Mdster通过L-氨基氧化酶催化的甲硫氨酸的氧化反 应，以77%的收率得到a-酮基甲硫氨酸的钠盐(Meister， J. Biol. Chem. 1952, 197,309)。之前，Waelsch等人指出，肝脏中存在的氨基氧化酶可以将甲硫 氨酸转化成a-酮基甲硫氨酸(Waelsch等，J. Am. Chem. Soc. 1938， 61， 2252)。 Mosbach等人也描述了通过L-氨基氧化酶催化的甲硫氨酸的氧化反 应来制备酮基甲硫氨酸。在这种情况下，釆用了固定的普罗威登斯菌 (Providencia sp). PCM 1298细胞(Mosbach等，Enzyme Microb. Technol. 1982， 4, 409)。
作为另一种可能的合成方法，Sakurai等人于1957年公开了合成a-酮 基甲硫氨酸的第一种化学合成路线。在这种情况下，作为关键步骤，甲基-a-甲草酰-Y-甲基巯基丙酸酯与稀盐酸发生水解，得到酮基甲硫氨酸(Sakurai 等，丄of Biochemistiy 1957,44,9,557)。基本上与此同时，Yamada等人在首 先试图通过作为中间体形成的a-躬基酯(a-oximo ester)来合成a-酮基甲硫氨 酸但仅给出较低的收率后，公开了相同的合成路线(Chibata等，Bull. Agr . Chem. Soc. Japan 1957， 21, 6， 336)。
1977年，在啮齿动物和家禽的饲养实验中，第一次确定了a-酮基甲硫 氨酸钠盐的生物值，该值显著大于MHA的生物值(Baker und Harter,Proceedings for the Society for Experimental Biology and Medicine 1977, 156， 2001)。然而，在反刍动物中，a-酮基甲硫氨酸及其盐在瘤胃中分解，从而 也提供不了优于HMB或甲硫氨酸的优点。此外，作为游离a-酮基羧酸，a-酮基甲硫氨酸还有其它缺点，它会在短时间内发生二聚，随后发生不可逆 环化，因此，a-酮基甲硫氨酸作为具有生物价值的单体是不稳定的，并且在 直接用作饲料添加剂时是避免使用的。
发明目的
在现有技术存在上述缺点的背景下，本发明的目的是为反刍动物，特 别是奶牛提供对瘤胃稳定且经过化学保护的甲硫氨酸产品，所述产品可用 作动物的有效甲硫氨酸源，并且不具有已知产品的缺点，或者减弱了已知 产品的缺点。这就具有如下优点，即由此增进了牛奶生产并提高了牛奶质 量，这会引起经济效率的显著增长。
另一个目的是发现一种具有高生物值的饲料和饲料添加剂，所述饲料 和饲料添加剂应该具有良好的可操作性和储存性，还应该在对化合物饲料 进行加工特别是造粒的通常条件下，具有良好的稳定性。此外，所述产品 应该可以作为饲料添加剂的通常最可能的方式用于动物营养。

发明内容
通过通式I的本发明的酮基甲硫氨酸縮酮及其衍生物，特别是将其用作 饲料，优选用于反刍动物，实现了上述目的和没有明确提及的，但是可从 这里讨论的内容中容易地得到或推出的其它目的。因此，不仅克服了"物理 保护"的甲硫氨酸变体，例如Smartamhie的缺点，而且克服了"化学保护" 的变体，例如HMBi的缺点。
本发明涉及一种通式I的化合物
<formula>formula see original document page 12</formula>其中，A=R10 OR2
并且ROH、 OM、 OR'、 NH2、 NHR'或NR'R"，其中R1、 R2、 R'和R" 相同或不同，并且R1、 R2、 R邻R"在各自情形中是枝化的或直链的C,-C,8
烷基或C3-C,8环烷基；烯丙基；苄基；苯基或d-C,8垸氧基甲基，优选 C2H5OCH2; C2-C6羟基烷基，优选HOC2H4-; C3-C6 二羟基烷基，优选 (HO)2C3H5-;或者CVC,2糖基，其中所述糖的一个OH基团在各自情形中被 縮酮-O原子、羧酸-O原子或者酰胺-N原子取代，并且
M是碱金属离子或碱土金属离子，优选Na"、 K+、 M^+或C^+或者单 价或二价过渡金属离子，优选Zn"、 Mn2+、 012+或0"2+，
或者A=
并且R-OH、 OM、 OR'、 NH2、 NHR'或NR'R"，
其中R'和R"相同或不同并且在各自情形中是枝化的或直链的CrC18
烷基或C3-Qs环烷基；烯丙基；苄基；苯基或Crds烷氧基甲基，优选
C2H5OCH2; C2-Q3羟基烷基，优选HOC2H4-; C3-C6 二羟基烷基，优选 (HO)2C3H5-;或者CrC,2糖基，其中所述糖的一个OH基团被羧酸-0原子 或者酰胺-N原子取代，并且
M是碱金属离子或碱土金属离子，优选Na+、 K+、 Mg"或Ca"或者单 价或二价过渡金属离子，优选Zn"、 Mn2+、 C或C一+，
并且RS是C2-C4亚烷基桥，优选C2H4;或Crd2糖基，其中所述糖的 两个OH基团被两个缩酮-O原子取代，
或者A-并且R"是C3-Q亚烷基，如果合适，所述QrC6亚烷基被羟基取代，
R4优选是-CH2-C(CH3)2-CH2-和-CH2-C(CH20H)2-CH2-;或者C3-C,2糖基，其
中，所述糖的 个OH基被縮酮-O原子取代，还有 -个OH被羧酸-0原子
取代， 或者八=
并且RS是QrC6亚烷基，如果合适，所述C3-C6亚烷基被羟基取代，
RM尤选是-CH2-CH(-)-CH2-;或者C3-C,2糖基，其中，所述糖的三个OH基
被两个縮酮-0原子和一个羧酸-o原子取代， 或者A=
并且W是C3-C6亚垸基，如果合适，所述C3-C6亚烷基被羟基取代，
RS优选是-CH2-CH(-)-CH2-;或者CVd2糖基，其中，所述糖的两个OH基 团被两个缩酮-O原子取代，并且其中X-H或M， M具有上面给出的含义。 在这种情况下，优选式I,2的化合物，其中，R^羟基并且R^C2H4:
3在酸性催化剂的存在下，通过酮基甲硫氨酸与化学计算量的乙二醇的 縮酮化反应，或者通过酮基甲硫氨酸与超化学计算量的乙二醇的縮酮化反 应，以及随后的所形成的作为中间体的酮基甲硫氨酸亚乙基缩酮乙二醇酯 与碱的皂化反应，以及随后的中和反应，可以容易地制备通式I的其中A
为式2的化合物(参见实施例2)。
还优选通式I的其中A为式2的化合物，其中，R=OR\ R'KVC,r垸 氧基并且R3=C2H4。在酸性催化剂的存在下，通过酮基甲硫氨酸与相应的 CVC,8醇的酯化反应，优选通过随后与乙二醇的縮酮化反应，可以制备所述 化合物。
在这种情况下，特别优选通式I的其中A为式2的化合物，其中， R'-C,-C4烷氧基。
进一步优选通式I的其中A为式2的化合物，其中，R=OR'， R'-羟基 乙氧基并且R3=C2H4:
再更优选的是通式I的其中A为式3的化合物，其中114是C5H^基团 或CsHu)02基团。
在这种情况下，特别优选下式表示的化合物
在酸性催化剂的存在下，可以由酮基甲硫氨酸和新戊二醇来制备上式 的化合物。同样地，也优选下式的类似化合物:
在酸性催化剂的存在下，可以由酮基甲硫氨酸和季戊四醇来制备上式 的化合物。
更优选式1，4的化合物，其屮R5是C3H5基团。 在这种情况下，特别优选'F式表示的化合物(l,2-缩酮)
在酸性催化剂的存在下，优选在脱水条件下，可以由酮基甲硫氨酸和
甘油来制备1，2-縮酮和1，3-縮酮这两种化合物。
根据本发明，通式I的所有化合物都特别适合用于动物营养，优选用于
农场动物的营养。
在这种情况下，优选用于反刍动物，特别是奶牛的营养。
为此，本发明的化合物可以用于生产饲料。
在这种情况下，再次优选用于生产反刍动物的饲料。
同样地，本发明涉及词料制品，所述饲料制品优选用于反刍动物的营
养，并包含本发明上述化合物中的至少一种。
因此，可以制备本发明化合物与传统饲料的混合物。
为此，将适当量的本发明化合物与商购的传统类型的饲料混合，传统
类型的饲料例如无机词料、有机饲料例如豆粕(soybeanmeal))或乳制化合物
或下式表示的异构体(l，3-縮酮)饲料。适当量通常是0.1%-5%比例的以本发明化合物形式的甲硫氨酸等效物， 其中根据饲料类型的不同，所述比例也不同。乳制化合物饲料优选与<0.5% 的甲硫氨酸等效物混合、无机饲料与不超过5%的甲硫氨酸等效物混合、和 有机饲料与0.5-3%优选不超过1%的甲硫氮酸等效物混合。在本发明中，一 份甲硫氨酸等效物是相应于基于摩尔的相同量的甲硫氨酸的本发明化合物 的重量份。
本发明还涉及制备通式I的其中A为式1-5的羧酸或酯化合物的方法， 其中，在为通式I的其中A为式l和2的情况下，R基团不是OM、NH2、 NHR'或NR'R"，其特征在于，在酸性催化剂的存在下，酮基甲硫氨酸与相 应的一元醇、二元醇、三元醇或CVd2糖反应，得到A为式l-2的酯产品， 其中，R=OR';或者得到A为式3-4的酯产品，或者得到A为式1-2的酸 产品，其中I^OH;或者得到A为式5的酸产品，其中X-H。
相应于所述优选化合物，在这种情况下，优选一种方法，其中，作为
醇，使用枝化的或直链的CrC,8垸基醇或CVd8环烷基醇；烯丙基醇；， 基醇；苯基醇；C2-C6羟基烷基醇，优选HOC2H40H; (33-(:6二羟基烷基醇， 优选甘油；或者C3-C,2糖，优选甘油醛、二羟基丙酮、葡萄糖、果糖或蔗 糖。
在这种情况下，特别是通过适当选择縮酮化反应所需醇或糖的摩尔当 量的量，可以影响期望产品的形成。当使用lmol当量的d-dv烷基醇时， 优选形成相应的酯，该酯不是本发明的酯；当使用2mol当量时，优选形成 通式I的其中A为式1的羧酸缩酮，其中R=OH;当使用3 mol当量时，优 选形成通式I的其中A为式1的相应的酯縮酮，其中R=OR'。相应地，当 使用1/2 mol当量的C2-C6羟基垸基醇(例如HOC2H40H)时，相应地，形成 通式I的其中A为式2的相应的两个羟基当量的羧酸縮酮，其中R=OH并 且R =C2H4o
在溶剂的存在下，可以有利地进行羧酸或酯化合物的制备。适当的溶
剂是例如芳香烃，例如苯或甲苯；以及氯化烃，例如二氯甲烷或氯仿；和 醇。
为了期望的縮合产物的尽可能高的收率，在这种情况下，优选如下方 法在所述方法中，将反应过程中生成的水从平衡中除去。通过蒸馏，优选通过采用溶剂和/或共沸剂，例如甲苯，可以实现所述目的。在这种情况 下，当溶剂同时作为共沸剂，以及如果合适的话作为反应物时，是有利的。 在这种情况下，用于酯化或縮酮化的醇也可以用作溶剂和/或共沸剂。
当用作共沸剂时，溶剂应该具有合适的沸点。这通常应该不超过120°C。 适合用于此目的的醇是，例如CKV烷基醇，也就是说，甲醇、乙醇、1-丙 醇或2-丙醇，以及l-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔-丁醇。
除去水的另一种可能是使用脱水剂，例如原酸酯，例如三甲基原乙酸 酯或三乙基原乙酸酯。随后，可以通过蒸馏从反应混合物中很容易地除去 作为偶合产品形成的乙酸甲酯或乙酸乙酯，并将其重新利用。
在这种情况下，可以通过式通I的其中A为式1或2(其中R^OR')或通 式I的其中A为式4的羧酸酯产品与碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、 一价过渡金属氢氧化物或二价过渡金属氢氧化物的皂化反应，将羧酸酯产 品转化成通式I的其中A为式1或2(其中R-OM)或其中A为式5(其中X=M) 的相应的羧酸盐，并且，如果合适的话，在无机酸的存在下释放出其中R=OH 或X=H的游离羧酸，来优选地制备通式I的其中A为式1-2或5的羧酸或 羧酸盐，其中，R基团-OH或OM，并且X基团-H或M。在这种情况下， 合适的无机酸特别是硫酸、盐酸和磷酸。
本发明也涉及制备通式I的其中A为式1-2或5的羧酸盐的方法，其中， R基团-OM或者X基团-M，其特征在于，用碱金属、碱土金属、 一价过 渡金属或二价过渡金属的氢氧化物或碳酸盐来中和通式I的其中A为式1-2 的酸产品(其中R-OH)、或通式I的其中A为式5的酸产品(其中X-H)，得 到相应的羧酸。
在这种情况下，为了通过皂化或中和来制备上述羧酸盐，优选采用 NaOH、 KOH、 Mg(OH)2、 Ca(OH)2、 Zn(OH)2或Mn(OH)2作为氢氧化物， 以及采用Na2C03、 K2C03、 MgC03、 CaC03、 ZnC03或MnC03作为碳酸盐。
本发明还涉及制备通式I的其中A为式1-2的酰胺的方法，其中， R=NH2、 NHR'、 NR'R",其特征在于，通过与式NH3、 NH2R'或NHR'R"的 含氮碱反应，将通式I的其中A为式1-2的酯产品(其中！^OR')转化成相应 的酰胺。
本发明还涉及制备通式I的其中A为式1-2的酯化合物的方法，其中，R=OR'，其特征在于，通过与碱金属烷氧基化合物M'OR'(M^碱)的酯交换 反应，将通式I的其中A为式1-2的酯产品转化成通式I的其中A为式1-2 的相应的酯产品，前提是，所用的通式I的其中A为式l-2的酯产品中的 R'必须不同于所用的烷氧基化合物M'OR'中的R'基团。酮基甲硫氨酸縮酮酯 一经制备，就可以这种方式非常容易地将其转化成其它期望的酮基甲硫氨 酸縮酮酯。
通式I的其中A为式1 、 2或5的酮基甲硫氨酸縮酮，其中，分别地， ROH或OM， X二H或M是极性非亲脂性化合物。由于縮酮保护基团，这 些化合物是瘤胃稳定的，并且不会被微生物降解。然而，由于憎油的羧酸 基团，它们不会象HMBi —样被瘤胃壁吸收，而是穿过反刍动物的皱胃而 不发生分解，在皱胃中，在强酸性条件下，这些化合物被水解。然后，释 放出的酮基甲硫氨酸随后在小肠中被吸收。
通式I的其中A为式1 、 2(其中R^O化)或通式I的其中A为式4的酮 基甲硫氨酸縮酮酯是亲脂性非极性化合物。由于"縮酮"和"酯"这两种化学保 护基团，这些化合物是瘤胃稳定的。与酮基甲硫氨酸縮酮不同，通过瘤胃 壁的吸收迅速并且有效地进行，这与HMBi的机理类似。然后，在反刍动 物的血液中进行随后的酶分裂，从而得到游离酮基甲硫氨酸。
因此，采用酮基甲硫氨酸缩酮或酮基甲硫氨酸縮酮酯使得首次可以主 动控制"甲硫氨酸等效物"的吸收部位。
酮基甲硫氨酸縮酮或酮基甲硫氨酸縮酮酯及它们的衍生物具有优于现 有技术中已知化合物的许多优点。
与游离酮基甲硫氨酸不同，通式I的酮基甲硫氨酸縮酮、酮基甲硫氨酸 缩酮酯、酮基甲硫氨酸半縮酮酯和酮基甲硫氨酸縮酮酰胺对于二聚和环化 是化学稳定的，而二聚和环化是对饲料添加剂的储存和运输的预处理。
采用通式I的化合物可以主动控制反刍动物体内的吸收部位。在这种情 况下，在铍胃中水解之后，通式I的其中A为式1、 2(其中RK)H、 OM)或 通式I的其中A为式5(其中X=H、 M)的亲水性酮基甲硫氨酸縮酮在小肠中 被吸收，并且通式I的其中A为式1、 2(其中！^OR')或通式I的其中A为 式4的亲脂性酮基甲硫氨酸縮酮酯的吸收通过瘤胃壁直接进行。
在采用特定二醇，例如乙二醇；或优选的三醇，例如甘油；或糖，例如葡萄糖作为与酮基甲硫氨酸形成縮酮或酯的构建嵌段，从而得到通式I 的相应的化合物的情况下，它们还具有提供营养的作用，这是因为在体内 可以再次释放出糖或醇构建嵌段。
酮基甲硫氨酸缩酮和酮基甲硫氨酸缩酮酯具有非常高的生物值，这足 因为它们町以在休内水解，从而符.到(X-酮基甲硫氨酸。在这种情况下，酮
基甲硫氨酸的生物值明显比MHA的生物值高，这是因为，与MHA不同的 是，酮基甲硫氨酸可以仅经过一步就在体内转化成L-甲硫氨酸。与之不同 的是，MHA需要两步，并且HMBi甚.节需要三歩。
酮基'n硫氨酸缩酮和酮基n'硫氨酸缩酮酯的高生物位是显著的经济优
势，1-A1为这就使得对饲料添加剂的需求较少。
山于化学保护，采用化学保护的产品以及瘤胃保护就不会被物理的力
例如摩擦破坏。因此，与采用物理保护的甲硫氨酸形式例如Smartamine相 比，可以对通式I的酮基甲硫氨酸縮酮、酮基甲硫氨酸縮酮酯、酮基甲硫氨 酸半縮酮酯以及酮基甲硫氨酸縮酮酰胺进行造粒。这是非常显著的优点， 因为这就可以保证化合物饲料生产和最终加工的广泛可用性。
此外，通式I的所述化合物通常可在农场畜牧业屮，也就是说也可在家 禽或猪的营养中用作饲料添加剂。
特别地，可以较简单的方式制备酮基甲硫氨酸縮酮和酮基甲硫氨酸縮 酮酯，从而，与采用物理保护的甲硫氨酸形式相比，通常可以较低的生产 成本进行制备。
与MHA、 HMBi或D，L-甲硫氨酸不同，通式I的对称的酮基甲硫氨酸 縮酮是非手性的。在动物体内，从这些非手性前体直接形成天然L-甲硫氨 酸。在这方面，省去非天然对映体的转化。在这种情况下，后面给出的实 施例非限制性地显示制备本发明化合物。
实施例
实施例1:从酮基甲硫氨酸的盐中释放出酮基甲硫氨酸(不是根据本发明的)在强烈的搅拌—F，于OC向43.3 g酮基甲硫氨酸钙(M-334.42 g/mol， 纯度98%，千质量中21%的水含量)在120mlH2O和320ml乙醚中的悬浮 液中，缓慢逐滴加入10M浓度的盐酸水溶液直至pH〈2。在相分离之后，将 水相洗涤三次，每次洗涤采用120 ml乙醚。随后，用Na2S04将组合有机 相千燥。在将干燥剂过滤之后，采用旋转蒸发仪，于30i:和轻微的真空下 将乙醚蒸馏掉。在高真空下将最后的溶剂残余物除去。剩余29.1 g游离酮 基甲硫氨酸浅黄色油状物(收率=98%， M= 148.18 g/mol)。
酮基甲硫氨酸钙的'H-NMR (500 MHz， DMSO-d6):
3 = 2.04 (s, 3H, CH3)， 2.62 (t, V= 7.3 Hz, 2H, CH2)， 2.82 (t， l/= 7.3 Hz, 2H, CH2)0
酮基甲硫氨酸的'H-NMR (500 MHz, DMSO-d6):
5 = 2.06 (s, 3H, CH3), 2.66 (t, V= 7.2 Hz， 2H, CH2), 3.09 (t, V= 7.2 Hz, 2H, CH2)。
酮基甲硫氨酸的13C-NMR (125.8 MHz, DMSO-d6): S = 14.7 (CH3)， 26.7 (CH2), 38.5 (CH2), 162.2 (COOH)， 194.9 (CO)。
实施例2:以酮基甲硫氨酸与乙二醇的反应为例说明通式I的其中A为式2
的酮基甲硫氨酸縮酮的制备
(1,2)
(通式I的其中A为式2，其中R3=C2H4并且R=OC2H40H或R=OH)
在211内，将酮基甲硫氨酸(17411111101,]^= 148.18 g/mol)在甲苯(100 ml) 中的溶液逐滴加入到lg( 3 Mol。/。)对-甲苯磺酸和乙二醇(335 mmol, ]V^62.07g/mol)在甲苯(250ml)中的溶液中，其中，对-甲苯磺酸用作催化剂， 并且将反应保持在回流状态下，直至在所连接的水分离器中不再有分离出 的水(约2小时)。随后，在真空下将甲苯除去，并且将粗产品与甲醇(200ml)混合，并且，在加入2M氢氧化钠的水溶液(200ml)之后，在碱性条件 F皂 化约2小时。随后，在摇动下用乙醚来萃取反应溶液，并且用稀盐酸将水 相酸化。在pH 1-2 ' F，用乙醚萃取产品，用氷洗涤有机相，用Na2S04干 燥，并且用旋转蒸发仪除去溶剂。随后，从二氯甲烷/正己烷中再结晶油状 产品(1,2)，并且以白色结晶固体形式获得(24.6 g，收率=74 %， M=192,23 g/mol，熔点74。C二氯甲烷/正己垸)。
2-(2-(甲硫基)乙基)-l,3-二氧戊环-2-羧酸(I,2)的H-NMR (500 MHz, CDC13): 5 = 2.11 (s, 3H, SCH3), 2.24-2.28 (m， 2H， CH2)， 2.58-2.61 (m, 2H， CH2), 4.07-4.14 (m， 4H， OCH2CH20)。
2-(2-(甲硫基)乙基)-l，3-二氧戊环-2-羧酸(I，2)的"C-NMR (125.8 MHz, CDC13): S = 15.5 (SCH3), 27.1 (CH2), 34.9 (CH2), 66.1 (2 OCH2)， 105.9 (C), 〗74.] (COO)。
C7Hl204S的元素分析(M = 192,24 g/mol): C 43.74; H 6.29; S 16.68实际 值C 43.80; H 6.25; S 16.61。
实施例3:通过中和来制备酮基甲硫氨酸钙盐 2 /S^^^C02H Ca(OAc):
(1,2)
于室温下，向1.0 g (5.20 mmol) 4-(甲硫基)-2-酮基丁酸亚乙基縮酮在2.0 ml水和3.0 ml丙酮中的溶液中，缓慢逐滴加入0.44 g乙酸钙(93%浓度)在2 ml水中的水溶液。
随后加入3ml丙酮，并且在室温下将混合物搅拌过夜。通过抽吸将形 成的白色固体过滤掉，并且用100 ml的1:10水/丙酮混合物充分洗涤。随 后，在干燥箱内于真空下将产品干燥(0.96g，收率=82%，&下.方法测得6.3% 的含水量).
2-(2-(甲硫基)乙基)-l,3-二氧戊环-2-羧酸钙(I,2)的'H-NMR(500 MHz， DMSO画D6): S = 1.98-2.00 (m, 2H, CH2)， 2.03 (s, 3H， SCH3), 2.44-2.47 (m, 2H, CH2), 3.81-3.84 (m， 2H, CH2), 3.95-4.00 (m， 2H, CH2)。2-(2-(甲硫基)乙基)-l,3-二氧戊环-2-羧酸钙(I,2)的13C-NMR (125.8 MHz: DMSO陽D6/DCl): 5 = 15.1 (SCH3), 27.0 (CH2), 35.2 (CH2)， 65.7, 66.0 (2 OCH2), 105.6 (C), 171.0 (COO)。
实施例4:以酮基甲硫氣酸与2,2-二甲基-1,3-丙二醇的反应为例说明酮基甲 硫氨酸半縮酮酯(通式I的其中A为式3)的制备
(工，3)
(通式I的其中A为式3，其中R4=-CH2C(CH3)2CH2-)
向1U g酮基甲硫氨酸(75 mmol, M=148.18 g/mol)在200 ml完全无乙 醇的氯仿中的溶液中，加入8.9 g的2,2-二甲基-1,3-丙二醇(85 mmol, M=104.15 g/mol)和0.8 g( 5 moin/。)作为催化剂的对甲苯磺酸，保持混合物在 回流状态下，直至在所连接的水分离器中不再有分离出的水(约3.5小时)。 冷却后，用半饱和的NaHC03溶液洗涤所述溶液，用氯仿进一步重新洗涤 水相，并且用Na2S04来千燥组合的有机相。过滤后，用旋转蒸发仪除去溶 剂，并且采用二氯甲烷/正己垸将油状粗产品再结晶。得到白色结晶固体形 式的产品(1,3) (10.8 g,收率=62%， M = 234,32 g/mo1,沸点=109。C(二氯甲 垸/正己烷))。
外消旋4,4-二甲基-7-羟基-7-(2-(甲硫基)-乙基)-6-氧杂己内酯(I,3)的 'H画NMR(500固z， CDC13): S = 0.92 (s， 3H, CH3), 0.99 (s， 3H, CH3)， 2,04-2.19 (m, 2H, CH2), 2.08 (s, 3H, SCH3) ,2.47-2.52 (m, 1H， SC朋),2.61-2.66 (m， 1H, SCH//) , 2.92 (d, 2J= 8.0 Hz， 1H, OC//H) , 3.25 (d, 2J = 8.0 Hz， 1H, OC朋)， 3.72 (d， 2〗=10.4 Hz, 1H， COOC7/H) ， 4.30 (d， 2J= 10.4 Hz, 1H， COOC//), 4.50 (s, 1H， OH)。
外消旋4，4-二甲基-7-羟基-7-(2-(甲硫基)-乙基)-6-氧杂己内酯(1,3)的 13C-NMR (125.8 MHz, CDC13): S = 15.7 (SCH3), 21.9, 21.3 (2 CH3), 27.7(CH2)， 37.7 (CH2)， 66.0 (OCH2), 70.9 (OCH2), 96.5 (COH)， 172.5 (COO)。
Cl0H18O4S的元素分析(M = 234，32 g/mol): C 51.26; H 7.74; S 13.68实 际值C 50.82; H 7.73; S 13.52。
实施例5:以酮基甲硫氨酸与甘油的反应为例说明酮基甲硫氨酸縮酮酯(通 式I的其中A为式4)的制备
1,3-缩酮 1,2-缩酮 (I, 4，其中R、 c3Hs〉
向12.0g酮基甲硫氨酸(81 mmol，M= 148.18 g/mol)在120 ml无水甲苯 中的溶液中，加入7.8 g甘油(1, 2， 3-丙三醇)(85 mmol, M = 92.09 g/mol)和 0.8g( 5mol。/。)作为催化剂的对甲苯磺酸，将混合物保持在回流状态下，直 至在所装的水分离器中不再有分离出来的水(约2.5 h)。冷却后，用半饱和 的NaHC03溶液洗漆所述溶液，用氯仿进一步重新洗涤水相，并且用Na2S04 来干燥组合的有机相。过滤后，用旋转蒸发仪除去溶剂，并且用色谱法(乙 醚征己烷l:l)来分析油状粗产品(比例(l,3-縮酮1，2-縮酮=70:30)。这样， 将所述两种化合物彼此分离。主要产品(l，3-縮酮)以无色针状的形式从二氯 甲垸/正己垸中结晶出来(8.8 g,收率=53%， M=204,25 g/mol，熔点=39.51: (二氯甲烷/正己垸))。
4-(2陽(甲硫基)乙基)-2，5，8-三氧杂二环[2.2.2]-辛-3-酮(1,3-縮酮)的 'H-NMR(500 MHz， CDC13): S = 2.13 (s, 3H, SCH3), 2.17-2.20 (m， 2H, CH2)， 2.65-2.68 (m, 2H， CH2)， 4.12-4.13 (m， 4H, 2 CH2), 4.76 (s, 1H， CH)。
4-(2-(甲硫基)乙基)-2,5,8-三氧杂二环[2.2.2]-辛-3-酮(1,3-縮酮)的 13C-NMR (125.8 MHz， CDC13): 5 = 15.4 (SCH3), 26.9 (CH2), 33.2 (CH2), 66.5 (2 OCH2)， 70.9 (CH)， 92.9 (C)， 166.2 (COO)。
C8H1204S的元素分析(M = 204，25 g/mol): C 47.04; H 5.92; S 15.70实际 值C 47.21; H 5.93; S 15.69。实施例6:以实施例5的1,2-縮酮或1，3-縮酮的皂化为例来说明通式I的其 中A为式5的酮基甲硫氨酸縮酮盐的制备
1,3-缩酮
<工，5》
于室温F，向50 mg (0.24 mmol)实施例5的1,3-縮酮在1.0 ml甲醇和 1.5ml水中的悬浮液中，加入〗5mg氢氧化钾，在室温下将溶液搅拌30分 钟。在真空—F除去溶剂并千燥后，得到白色固体形式的产品(0.60 g,收率 =96%)。
5-羟基-2-(2-(甲硫基)乙基)-l,3-二噁垸-2-羧酸钾的'H-NMR(500 MHz， D20/TSP): 5 = 1.96-2.02 (m， 2H， CH2), 2.10 (t， 3H, CH3), 2.51,2.54 (m, 2H， CH2), 3.48- 3.52 (m， 2H， CH2), 3.81-3.87 (m, 1H, CH), 3.98-4.01 (m， 2H， CH2)。
权利要求
1.一种通式I的化合物其中，A＝并且R＝OH、OM、OR′、NH2、NHR′或NR′R″，其中R1、R2、R′和R″相同或不同，并且R1、R2、R′和R″在各自情形中是枝化的或直链的C1-C18烷基或C3-C18环烷基；烯丙基；苄基；苯基或C1-C18烷氧基甲基，优选C2H5OCH2；C2-C6羟基烷基，优选HOC2H4-；C3-C6二羟基烷基，优选(HO)2C3H5-；或者C3-C12糖基，其中所述糖的一个OH基团在各自情形中被缩酮-O原子、羧酸-O原子或者酰胺-N原子取代，并且M是碱金属离子或碱土金属离子，优选Na+、K+、Mg2+或Ca2+或者单价或二价的过渡金属离子，优选Zn2+、Mn2+、Cu2+或Cr2+，或者A＝并且R＝OH、OM、OR′、NH2、NHR′或NR′R″，其中R′和R″相同或不同并且在各自情形中是枝化的或直链的C1-C18烷基或C3-C18环烷基；烯丙基；苄基；苯基或C1-C18烷氧基甲基，优选C2H5OCH2；C2-C6羟基烷基，优选HOC2H4-；C3-C6二羟基烷基，优选(HO)2C3H5-；或者C3-C12糖基，其中所述糖的一个OH基团被羧酸-O原子或者酰胺-N原子取代，并且M是碱金属离子或碱土金属离子，优选Na+、K+、Mg2+或Ca2+或者单价或二价的过渡金属离子，优选Zn2+、Mn2+、Cu2+或Cr2+，并且R3是C2-C4亚烷基桥，优选C2H4；或C3-C12糖基，其中所述糖的两个OH基团被两个缩酮-O原子取代，或者A＝并且R4是C3-C6亚烷基，如果合适，所述C3-C6亚烷基被羟基取代，R4优选是-CH2-C(CH3)2-CH2-和-CH2-C(CH2OH)2-CH2-；或者C3-C12糖基，其中，所述糖的一个OH基被缩酮-O原子取代，还有一个OH被羧酸-O原子取代，或者A＝并且R5是C3-C6亚烷基，如果合适，所述C3-C6亚烷基被羟基取代，R5优选是-CH2-CH(-)-CH2-；或者C3-C12糖基，其中，所述糖的三个OH基被两个缩酮-O原子和一个羧酸-O原子取代，或者A＝并且R5是C3-C6亚烷基，如果合适，所述C3-C6亚烷基被羟基取代，R5优选是-CH2-CH(-)-CH2-；或者C3-C12糖基，其中，所述糖的两个OH基团被两个缩酮-O原子取代，并且其中X＝H或M。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R-羟基并且R^C2H4。
3. 根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，RK)R'， R'KVC^烷 氧基并且R3=C2H4。
4. 根据权利要求3所述的化合物，其特征在亍，R'《rC4垸氧基。
5. 根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R=OR'，化=羟基乙氧 基并且1^=(:2114。
6. 根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，W是C5H川基团或C5Hu,02基团。
7. 根据权利要求6所述的化合物，其特征在于，所述化合物是—F式的 化合物<formula>formula see original document page 4</formula>
8.根据权利要求6所述的化合物，其特征在于，所述化合物是下式的化合物<formula>formula see original document page 4</formula>
9. 根据权利要求所述的化合物，其特征在于，RS是C3Hs基团。
10. 根据权利要求9所述的化合物，其特征在于，所述化合物是下式的化合物
11.根据权利要求9所述的化合物，其特征在亍，所述化合物是下式的 化合物
12. 根据权利要求1-11所述的化合物用于动物营养的用途。
13. 根据权利要求12的用途，所述用途用于反刍动物的营养。
14. 根据权利要求1-13的化合物的用途，所述用途用于制备饲料。
15. 根据权利要求14的用途，所述用途用于制备反刍动物的饲料。
16. —种饲料制品，其包含根据权利要求l-15所述的至少一种化合物， 所述饲料制品优选用于反刍动物的营养。
17. --种制备根据权利要求1所述的通式I的其中A为式1-5的羧酸或 酯化合物的方法，其中，在A为式1和2的情况下，R基团不是OM、NH2、 NHR'或NR'R"，其特征在于，在酸性催化剂的存在下，酮基甲硫氨酸与相 应的一元醇、二元醇、三元醇或C3-C，2糖反应，得到A为式l-2的酯产品， 其中，ROR';或者得到A为式3-4的酯产品，或者得到A为式l-2的酸 产品，其中I^OH;或者得到A为式5的酸产品，其中X-H。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，釆用以下化合物作为醇枝化的或直链的C,-C,8烷基醇或C3-C,8环烷基醇；烯丙基醇；苄基醇； 苯基醇；C2-C6羟基垸基醇，优选HOC2H4OH; CrC6二羟基烷基醇，优选 甘油；或者QrC,2糖，优选lt油醛、二羟基丙酮、葡萄糖、果糖或蔗糖。
19. 根据权利要求17-18任一项所述的方法，其特征在于，将所述反应 过程中生成的水除去。
20. -.种制备根据权利要求1所述的通式I的其中A为式1-2或5的羧 酸或羧酸盐的方法，其中，R基团^OH或OM，并且X基团-H或M，其 特征在于，通过与碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、 一价过渡金属氢 氧化物或二价过渡金属氢氧化物的皂化反应，将A为式1或2、或式4的 酯产品转化成A为式1或2、或式5的相应的羧酸盐，其中，在A为式1 和2的酯产品中，R=OR'，在A为式]或2的羧酸盐中，R=OM，以及在A 为式5的羧酸盐中，X=M，并且，如果合适，采用无机酸释放出其中R-OH 或X:H的游离羧酸。
21. —种制备根据权利要求1所述的通式I的其中A为式1-2或5的羧 酸盐的方法，其中，R基团OM或者X基团-M，其特征在于，用碱金属、 碱土金属、 --价过渡金属或二价过渡金属的氢氧化物或碳酸盐来中和通式I 的其中A为式l-2的酸产品、或通式I的其中A为式5的酸产品，得到相 应的羧酸，其中，在通式I的其中A为式l-2的酸产品中，R=OH，以及在 通式I的其中A为式5的酸产品中，X=H。
22. 根据权利要求20或21的方法，其特征在于，采用NaOH、 KOH、 Mg(OH)2、 Ca(OH)2、 Zn(OH)2或Mn(OH)2作为氢氧化物。
23. 根据权利要求20或21的方法，其特征在于，采用Na2C03、 K2C03、 MgC03、 CaC03、 ZnC03或MnC03作为碳酸盐。
24. —种制备根据权利要求1所述的通式I的其中A为式1-2的酰胺的方法，其中，R=NH2、 NHR'、 NR'R"，其特征在于，通过与NH3、 NH2R' 或NHR'R"反应，将通式I的其中A为式1-2的酯产品转化成相应的酰胺， 其中，在通式I的其中A为式-2的酯产品中，R=OR'。
25. —种制备根据权利要求1所述的通式I的其中A为式1-2的酯化合 物的方法，其中，R=OR'，其特征在于，通过与碱金属烷氧基化合物M'OR' 的酯交换反应，将通式I的其中A为式1-2的酯产品转化成通式I的其中A 为式1-2的相应的酯产品，前提是，所用的A为式1-2的酯产品中的R'必 须不同于所用的垸氧基化合物M'OR'中的R'基团。
全文摘要
本发明涉及酮基甲硫氨酸缩酮或半缩酮以及它们的衍生物，还涉及它们的制备方法，以及它们用作饲料添加剂的用途，特别是用于反刍动物营养的用途。
文档编号C07D317/20GK101541777SQ200780043186
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月6日 优先权日2006年11月24日
发明者B·耶格, C·科布勒, C·韦克贝克, K·胡特马赫尔, M·哈特利, P·罗特, R·彼得 申请人:赢创德固赛有限责任公司