专利名称：一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，属于食品、饲料添加剂及相关精细化学品生产技术领域。
背景技术：
2_ 轻基 _4_ 甲硫基丁酸(2_hydroxyl-4-(methylthio) butyric acid),俗称轻基蛋氨酸或蛋氨酸轻基类似物(methionine hydroxyl analogue,简称MHA),它是由3_甲硫基丙醒(3- (methylthio) propionaldehyde)和氢氰酸(HCN)反应生成相应的a _轻基腈，经硫酸催化水解制得的。水解产物中除了 MHA单体，还含有相当份额的水、硫酸氢铵和硫酸铵(如公开号为CN 1186068A的中国专利文献及专利号为6008409的美国专利文献中所述)。为了将MHA单体从水解产物中分离出来，常采用溶剂萃取法或沉淀法或二者的结合；而含MHA单体的溶液在蒸发、浓缩过程中，常生成多达27mol%的MHA寡聚体，这些寡聚体的 存在不仅能加深MHA的色度、增加MHA的粘度、降低MHA的泵送性和输运性，而且会降低MHA的营养价值(如公开号为CN 1186068A的中国专利文献中所述)。由于MHA单体分子之间存在着较强的非共价相互作用(如氢键)，在自身电离所产生的氢离子的催化作用(即自催化作用)下，在水溶液中，MHA单体分子之间能够通过酯化作用形成二聚体和寡聚体(见下式)。因此，虽然采用有机溶剂萃取、再蒸馏的方法，可以制得寡聚体含量低于10mol%、几乎无水的高纯MHA溶液，但经过数月储存后,寡聚体含量仍可达50mol% 以上。
OHO
OR式中=R=CH3SCH2CH2；n=0,为 MHA 单体；n=l，为 MHA 二聚体；n=2 10，为 MHA 寡聚体。为了抑制MHA中二聚体和寡聚体的生成，即提高MHA的储存稳定性，科研工作者进行了多种尝试。有研究表明，采用高真空蒸馏或分子蒸馏法处理高浓度的MHA (含量>95%)或商品MHA (含量为88 90%)可以获得具有储存稳定性的MHA (如公开号为CN 1186068A的中国专利文献及专利号为6008409的美国专利文献中所述)；但是，分子蒸馏法需要价格昂贵的短程蒸发器、薄膜蒸发器或二者组成的二级蒸馏设备(如公开号为CN 1186068A的中国专利文献所述)，成本高，且操作是在高真空状态下进行的，操作条件要求高。此外，由该法蒸馏过的MHA高浓溶液经大约120天储存后，二聚体和寡聚体的含量仍可达40mol%(公开号为CN 1186068A的中国专利文献)。文献报道(公开号为CN 1186068A的中国专利文献)，高纯MHA在室温下为结晶(即固态)，且结晶的MHA不含二聚体和寡聚体，营养价值高。由于采用现有合成技术所得到的MHA中不可避免地混有二聚体、寡聚体或其它杂质，因此目前商品化的MHA均为强酸性液体。液体MHA具有较强的腐蚀性和刺激性气味，储存、运输、使用不方便，必须使用价格昂贵的专用液体加料系统(如公开号为CN1493560A的中国专利文献所述)。因此，如何采取行之有效的方法，以提高市售羟基蛋氨酸商品中MHA的含量，并进而获得固态的羟基蛋氨酸，不仅能够降低羟基蛋氨酸商品的储存和运输条件，而且能够提高其使用价值，促进羟基蛋氨酸螯合物和其它下游产品的工业发展
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种能够从市售羟基蛋氨酸商品中制备固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的方法。一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤a.利用羟基蛋氨酸溶液制备羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡；b.将步骤a制得的羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡与浓硫酸按化学计量比混合，力口入反应介质B，于室温至50°C温度范围内反应0. 5飞h，经搅拌、固液分离，得羟基蛋氨酸溶液；c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液经减压蒸馏除去有机溶剂，将所得固体干燥后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸；所述的步骤b中，反应介质B为乙醇、甲醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯之一或两者以上以任意比的混合。根据本发明优选的，所述的步骤a中，利用羟基蛋氨酸溶液制备羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡的方法可参见公开号为CN 101735122A (申请号为200910231274. 0)的中国专利的制备方法，也可按如下方法制备将钙或钡的氧化物、氢氧化物或碳酸盐与羟基蛋氨酸溶液按化学计量比混合，加入反应介质A，于50 95°C温度范围内搅拌反应0. 5 12h，产物经固液分离、洗涤、干燥，得羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡。进一步优选的，所述钙的氧化物为氧化钙，钡的氧化物为氧化钡，钙的氢氧化物为氢氧化钙，钡的氢氧化物为氢氧化钡，钙的碳酸盐为碳酸钙，钡的碳酸盐为碳酸钡；进一步优选的，所述反应介质A为甲醇、乙醇、I-丙醇、2-丙醇、2- 丁醇、丙酮、2-丁酮、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈之一或两者以上以任意比的混合；根据本发明优选的，所述的步骤b中，化学计量比为下列化学反应方程式中各反应物的反应摩尔比M(MA)2+H2S04 — MSO4 I +2MHA其中，M=Ca2+ 或 Ba2 + ；Ma=CH3SCH2CH2CH(OH) COO- ；MHA=CH3SCH2CH2CH(OH) C00H。根据本发明优选的，所述的步骤b中，反应介质B的加入量与羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡的摩尔比为(50 150) :1。根据本发明优选的，所述的步骤c中，减压蒸馏的温度为40 70°C，真空度为
0.06 0. 095MPa。根据本发明优选的，所述的步骤c中，固体干燥温度为60 90°C。与现有技术相比，本发明技术具有如下优点I、本发明采取沉淀法将储存稳定性不高的市售羟基蛋氨酸商品中的羟基蛋氨酸转化为羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡沉淀，以使其与杂质组分分离开；然后采用复分解反应将羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡中的羟基蛋氨酸释放出来，得到了固态的2-羟基-4-甲硫基丁酸；该方法与现有分子蒸馏法相比，具有操作简单，无需昂贵的短程蒸发器或薄膜蒸发器，成本低的优点。2、本发明在获得固态的羟基蛋氨酸的同时还能够获得纯度高于99%的高质量的硫酸钙或硫酸钡。
图I为本发明所获得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸样品的X-射线粉末衍射图；图2为本发明所获得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸样品的红外光谱图；图3为本发明所获得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸样品的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，这些实施例不能视为对本发明权利要求保护范围的限制。实施例中羟基蛋氨酸为羟基蛋氨酸含量88 90wt%的市售羟基蛋氨酸液体，购自日本住友化学(北方)有限公司；甲醇、乙醇和乙酸乙酯购自天津市博迪化工有限公司；浓硫酸(浓度95 98wt%)购自莱阳经济技术开发区精细化工厂，其它试剂均为普通市售产品。本发明所获得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸样品的X-射线粉末衍射数据由德国Bruker D8Advance X-射线粉末衍射仪上获得；红外光谱数据由Shimadzu IR Prestige-21傅里叶变换红外光谱仪上获得；样品的核磁共振氢谱由BrukerAvance II 400核磁共振波谱仪上获得。实施例I :一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，包括如下步骤a.将3. 7g氢氧化钙、17. Ig羟基蛋氨酸和60mL乙醇加入到IOOmL三口瓶中，搅拌下，将三口瓶加热升温至85°C，搅拌、回流Ih;产物经抽滤、醇洗(滤液回收备用)、干燥，制得羟基蛋氨酸钙；b.将3. 38g步骤a制得的羟基蛋氨酸钙、I. Og浓硫酸和49mL乙酸乙酯加入到IOOmL三口瓶中，室温下搅拌反应2h ;将混合物进行固液分离，沉淀即为硫酸钙，收集液体，制得羟基蛋氨酸溶液；c..将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液在真空度为0. 06MPa、40°C的水浴中减压蒸馏，溶液中析出的白色或浅黄色固体经60°C干燥至恒重后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸，经检测质量为2. 76g，收率为92. 0%。将制得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸经X-射线粉末衍射仪检测，结果如图I所示；将制得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸经傅里叶变换红外光谱仪检测，结果如图2所示；将制得的固态2-羟基-4-甲硫基丁酸经核磁共振波谱仪检测，结果如图3所示；将制得的硫酸钙在空气氛中于400°C煅烧2h，然后进行纯度检测，纯度为99. 6%。实施例2:
一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，包括如下步骤a.将5g碳酸I丐、17. Ig轻基蛋氨酸和60mL甲醇加入到250mL三口瓶中，搅拌下，将三口瓶加热升温至85°C，搅拌、回流Ih;产物经抽滤、醇洗(滤液回收备用)、干燥，制得羟基蛋氣酸隹丐;b.将3. 38g步骤a制得的轻基蛋氨酸I丐、I. Og浓硫酸和60mL甲醇加入到IOOmL三口瓶中，室温下搅拌反应0. 5h ;将混合物进行固液分离，沉淀即为硫酸钙，收集液体，制得羟基蛋氨酸溶液；c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液在真空度为0. 095MPa、70°C的水浴中减压蒸馏，溶液中析出的白色或浅黄色固体经90°C干燥至恒重后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸，经检测质量为2. 78g，收率为92. 7%。将制得的硫酸钙在空气氛中于400°C煅烧2h，然后进行纯度检测，纯度为99. 7%。实施例3 一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，包括如下步骤a.将7. 67g氧化钡、17. Ig羟基蛋氨酸和116mL乙醇加入到250mL三口瓶中，搅拌下，将三口瓶加热升温至90°C，搅拌、回流6h;产物经抽滤、醇洗(滤液回收备用)、干燥，制
得羟基蛋氨酸钡；b.将4. 36g步骤a制得的轻基蛋氨酸钡、I. Og浓硫酸和70mL乙醇加入到IOOmL三口瓶中，50°C下搅拌反应6h ;将混合物进行固液分离，沉淀即为硫酸钡，收集液体，制得
羟基蛋氨酸溶液；c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液在真空度为0. 08MPa、50°C的水浴中减压蒸馏，溶液中析出的白色或浅黄色固体经80°C干燥至恒重后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸，经检测质量为2. 72，收率为90. 7%。将制得的硫酸钙在空气氛中于500°C煅烧4h，然后进行纯度检测，纯度为99. 5%。实施例4 一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，包括如下步骤a.将8. 57g八水合氢氧化钡、17. Ig羟基蛋氨酸和116mL乙醇加入到250mL三口瓶中，搅拌下，将三口瓶加热升温至90°C，搅拌、回流6h ;产物经抽滤、醇洗(滤液回收备用)、干燥，得羟基蛋氨酸钡；b.将4. 36g步骤a制得的轻基蛋氨酸钡、I. Og浓硫酸和70mL乙酸甲酯加入到IOOmL三口瓶中，室温下搅拌反应6h ;将混合物进行固液分离，沉淀即为硫酸钡，收集液体，制得羟基蛋氨酸溶液；c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液在真空度为0. 075MPa、50°C的水浴中减压蒸 馏，溶液中析出的白色或浅黄色固体经70°C干燥至恒重后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸，经检测质量为2. 68，收率为89. 3%。将制得的硫酸钙在空气氛中于500°C煅烧4h，然后进行纯度检测，纯度为99. 2%。
权利要求
1.一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 a.利用羟基蛋氨酸溶液制备羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡； b.将步骤a制得的羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡与浓硫酸按化学计量比混合，加入反应介质B，于室温至50°C温度范围内反应0. 5飞h，经搅拌、固液分离，得羟基蛋氨酸溶液； c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液经减压蒸馏除去有机溶剂，将所得固体干燥后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸； 所述的步骤b中，反应介质B为乙醇、甲醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯之一或两者以上以任意比的混合。
2.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤a中，利用羟基蛋氨酸溶液制备羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡，步骤如下 将钙或钡的氧化物、氢氧化物或碳酸盐与羟基蛋氨酸溶液按化学计量比混合，加入反应介质A，于50 95°C温度范围内搅拌反应0. 5 12h，产物经固液分离、洗涤、干燥，得羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙的氧化物为氧化钙，钡的氧化物为氧化钡，钙的氢氧化物为氢氧化钙，钡的氢氧化物为氢氧化钡，钙的碳酸盐为碳酸钙，钡的碳酸盐为碳酸钡。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应介质A为甲醇、乙醇、I-丙醇、2-丙醇、2- 丁醇、丙酮、2- 丁酮、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙腈之一或两者以上以任意比的混合。
5.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中，化学计量比为下列化学反应方程式中各反应物的反应摩尔比M(MA)2+H2S04 — MSO4 I +2MHA其中，M=Ca 或 Ba ；Ma=CH3SCH2CH2CH(OH) COO- ；MHA=CH3SCH2CH2CH(OH) COOH0
6.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中，反应介质B的加入量与羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡的摩尔比为(50 150) :1。
7.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤c中，减压蒸馏的温度为40 70°C，真空度为 0. 06 0. 095MPa。
8.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤c中，固体干燥温度为60 90。。。
全文摘要
本发明涉及一种固态2-羟基-4-甲硫基丁酸的制备方法，包括如下步骤a.利用羟基蛋氨酸溶液制备羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡；b.将步骤a制得的羟基蛋氨酸钙或羟基蛋氨酸钡与浓硫酸按化学计量比混合，加入反应介质B，于室温至50℃温度范围内反应0.5~6h，经搅拌、固液分离，得羟基蛋氨酸溶液；c.将步骤b制得的羟基蛋氨酸溶液经减压蒸馏除去有机溶剂，将所得固体干燥后，即得固态2-羟基-4-甲硫基丁酸。本发明与现有分子蒸馏法相比，具有操作简单，无需昂贵的短程蒸发器或薄膜蒸发器，成本低的优点。
文档编号C07C319/20GK102702049SQ20121020112
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者姜海辉, 梅庆虎, 盖利刚 申请人:山东轻工业学院