水解5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及水解5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法。
【背景技术】
[0002] D，L-蛋氨酸又名甲硫氨酸，是构成蛋白质的基本单位之一，是必需氨基酸中唯一 含有硫的氨基酸，除了参与动物体内甲基的转移、磷的代谢和肾上腺素、胆碱、肌酸的合成 外，还是合成蛋白质和胱氨酸的原料。蛋氨酸广泛用于医药、食品、饲料和化妆品等领域，其 中作为饲料添加剂的用量很大，全球蛋氨酸的需求量达到了 160万吨/年，中国的蛋氨酸 2015年蛋氨酸的需求量超过了 14万吨，而目前我国除了重庆紫光化工的11万吨蛋氨酸外， 我国的蛋氨酸还需要大量的从国外进口。
[0003] 采用海因法制备蛋氨酸的公司主要有赢创、安迪苏、住友、紫光化工以及俄罗斯 伏尔加，其中赢创德固赛和日本住友采用了氢氰酸代替传统的氰化钠或者氰化钾与3-甲 硫基丙醛反应生成氰醇，再与二氧化碳、氨反应生成5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲，为了 避免副产物的生产，尤其是蛋氨酸二肽盐和甲硫氨酸二酮哌嗪的生成，至少2倍当量（以 5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲计）的碳酸钾水解5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲，然后二 氧化碳中和蛋氨酸钾，分离蛋氨酸与碳酸氢钾，含蛋氨酸的碳酸氢钾母液循环至5-(2_甲 硫基乙基）-乙内酰脲水解步骤，整个工艺几乎没有大量的废水废渣外排，是一种比较清 洁的、低生产成本的蛋氨酸生产工艺，但是由于使用大量的碳酸钾水解5-(2_甲硫基乙 基）-乙内酰脲，导致二氧化碳中和时产生大量的碳酸氢钾，因此蛋氨酸的单次取出率不 高，母液的循环量较大。
[0004] 法国安迪苏、中国紫光化工和俄罗斯伏尔加的蛋氨酸生产工艺是以氰醇、二氧化 碳、氨或者氰化钠、3-甲硫基丙醛、二氧化碳、氨为原料，制备5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰 脲，同样是为了避免副产物的生产，尤其是蛋氨酸二肽盐和甲硫氨酸二酮哌嗪的生成，至少 加入1. 6~3. 0当量氢氧化钠水解5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲，水解生成含碳酸钠和蛋 氨酸钠的皂化液，经硫酸酸化、结晶，分别得到蛋氨酸和硫酸钠，虽然该生产工艺操作较为 容易，但是为了使其5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲完全水解，需使用过量的氢氧化钠（理 论上，氢氧化钠与5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的摩尔比为1:1)，必然导致副产大量的硫 酸钠，增加原料单耗及其生产成本。
[0005] 专利US2527366公开了一种利用氢氧化钡水溶液在高温高压条件下水解5-(2_甲 硫基乙基）_乙内酰脲制备蛋氨酸的生产工艺。然而这一过程消耗大量的昂贵的氢氧化钡， 并且最后副产低价值的硫酸钡以及蛋氨酸的收率并不理想，得到的蛋氨酸产品颜色较深。
[0006] 此外，从专利US2557920得知，制备a-氨基酸可以通过氢氧化钠水解相应的海 因，然而通常情况下，每1摩尔的海因完全水解成a-氨基酸钠需要3摩尔的氢氧化钠。
[0007] 针对以上工艺存在的问题，本研究人员经过大量的实验研究发现，在水解 5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲过程中，增加氨或者氨水的用量，可以大大降低金属碱的使 用量及其增加蛋氨酸的收率，并且可以降低副产无机盐的产量。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明的目的在于提供水解5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲的方法，以 至少含氨或者氨水的无机碱在高温高压条件下水解5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲水溶液 或者含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲水溶液，然后回收氨，制的 蛋氨酸盐水溶液，该方法简单，可以大大降低金属无机碱的使用量，并增加蛋氨酸的收率， 同时可以降低副产无机盐的产量。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
[0010]水解5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法，将5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲水 溶液或者含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶液在至少含有氨 或氨水的无机碱溶液中，在温度为160°C~200°C，压力为0. 5~4. 5MPa条件下充分水解， 优选的，水解时间为10~120min;更优选的，在温度为180~190°C条件下水解15min。
[0011] 本发明利用5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲水解时，适当的增加氨或氨水是有助 于水解的进行，并且还有益于减少金属无机碱的使用量，如果在不含氨或氨水条件下，水 解5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲至少需要2当量金属无机碱（如氢氧化钠），如碱不够， 5_(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲水解过程中将会主要产生下列副产物：
[0012]
[0013]然而，现有技术中这些副产物只能过量的强碱如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾作用 下水解为蛋氨酸盐。本发明研究人员在实验过程中惊奇的发现，蛋氨酸二肽、甲硫氨酸二酮 哌嗪能够在氨水的作用下，经过高温高压的条件下发生分解反应，分解为蛋氨酸，而整个过 程中不消耗氨，这足以改变目前5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲水解需要至少2当量的氢氧 化钠或者氢氧化钾，在水解时加入一定量的氨或者氨水，可以改变其水解平衡体系向蛋氨 酸方向进行，氨或者氨水可以代替部分的氢氧化钠或者氢氧化钾，其反应式如下：
[0014]
[0015] 本发明中，所述无机碱溶液中还可以含有金属无机碱，所述金属无机碱为氢氧化 钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钙、氧化钙、氧化钡、氢氧化钡中 的至少一种。优选的，所述无机碱溶液为氨或者氨水与钠或者钾无机碱的混合液。
[0016] 本发明中，金属无机碱与5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲的投料摩尔比为0.0~ 1.5:1.0,优选的，所述的氨或者氨水与5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲的投料摩尔比为 1. 0 ~30:1. 0〇
[0017] 本发明中所述的含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲水溶 液中5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲与碳酸盐或者碳酸氢盐的摩尔比为1:0. 5~0. 6或者 1:1.0~1.2,其pH在8.0~10. 5之间；所述含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5-(2-甲硫基乙 基）-乙内酰脲水溶液中5- (2-甲硫基乙基）-乙内酰脲含量为10wt%~20wt%，碳酸盐或 者碳酸氢盐含量为4wt%~8wt%。
[0018] 优选的，所述5- (2-甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶液是以甲硫基丙醛、氢氰酸、二氧 化碳、氨为原料制备；所述含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶 液是以甲硫基丙醛、碱金属氰化物、二氧化碳、氨为原料制备，所述的碱金属氰化物为氰化 钠或者氰化钾。
[0019] 本发明中，所述水解后还包括回收二氧化碳和氨，由于氨在水解前后是没有损 失，所以回收的氨至少等于所加的氨的量，为了进一步降低生产成本，将回收的氨循环至 5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲水解步骤。
[0020] 本发明中，含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5_(2_甲硫基乙基）_乙内酰脲水溶液还可 以按如下方法水解，将含有碳酸盐或者碳酸氢盐的5-(2-甲硫基乙基）_乙内酰脲水溶液加 热至160 °C~200 °C，反应10~30min，泄压排除水解产生的二氧化碳和氨；然后向水解液 中加入相当于5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲摩尔量0. 0~1. 0倍的氢氧化钠或者氢氧化钾 和相当于5-(2-甲硫基乙基）-乙内酰脲摩尔量1. 0~25倍的氨或者氨水在160°C~200°C 条件下继续充分水解，优选的，水解时间为15~30min。而水解5-(2-甲硫基乙基）-乙内 酰脲反应过程中不需要放气排除二氧化碳和氨。
[0021] 本发明的有益效果在于：本发明通过在水解5-(2_甲硫基乙基）-乙内酰脲过程中 加入适量的氨或者氨水，能够有效的降低金属碱如氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钾的使用 量，在降低碱的使用量的同时，还能够减少副产物的生成，如蛋氨酸二肽盐、甲硫氨酸二酮 哌嗪的生产，提高蛋氨酸盐的收率，并且能够有效的降低蛋氨酸生产过程中无机盐的副产， 间接降低酸碱使用量，并且氨在整个水解过程中并没有消耗加入的氨或者氨水，能够通过 简单的方法回收再利用。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法， 通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0023] 实施例1
[0024] 将500克的5_(甲硫基乙基）_乙内酰脲（0.3856摩尔）水溶液（5_(甲硫基 乙基）-乙内酰脲含量为13. 42wt%，碳酸钠含量为4. 10wt% )、16. 1克96 %的氢氧化钠 (0.386摩尔）和210g的25%氨水（3. 08摩尔）加入1000ml的高压反应釜中，密闭反应釜， 立即升温至180°C，保温搅拌15分钟，然后冷却至室温（18~25°C)，泄压至常压（lOOKPa)， 得到淡黄色液体，其pH为10. 8。经过高效液相色谱检测，其中蛋氨酸的收率为99. 5%，蛋 氨酸二肽（Nuethionyl-methionine)的收率为 0.56%〇
[0025] 对比实施例1
[0026] 将500克的5_(甲硫基乙基）_乙内酰脲（0.3856摩尔）水溶液（5_(甲硫基 乙基）-乙内酰脲含量为13. 42wt%，碳酸钠含量为4. 10wt% )和16. 1克96%的氢氧 化钠（0.386摩尔）加入1000ml的高压反应釜中，密闭反应釜，立即升温至180°C，保 温搅拌15分钟，然后冷却至室温（18~25°C)，泄压至常压（lOOKPa)，得到淡黄色液 体，其pH为10. 1。经过