专利名称：用于制备含硫氨基酸的方法
技术领域：
提交本申请，要求基于日本专利申请号2010-087563(于2010年4月6日提交)和2011-030606(于2011年2月16日提交)的优先权，并将这些申请的整个内容通过引用并入本文中。本发明涉及一种用于制备含硫氨基酸的方法。
背景技术：
含硫氨基酸如蛋氨酸和S-烷基半胱氨酸通常存在于所有有机体中，并且它们对于许多重要的生物学反应是有用的组分。特别地，蛋氨酸是一种必需氨基酸，其是用于饲料添加剂的一种重要化合物。 例如，以下方法披露于"industrial organic chemistry (工业有机化学)"，Tokyo Kagaku-Dojin, 1978，第273-275页通过将甲硫醇加入到丙烯醛中获得的3_(甲硫基)丙醛与氰化氢反应而获得2-羟基-4-甲硫基丁腈；然后，该2-羟基-4-甲硫基丁腈与碳酸铵反应而获得取代的乙内酰脲，之后，该取代的乙内酰脲用碱水解。另外，以下方法披露于"Chem.Ber."，第121卷，1988，第2209-2223页将甲硫醇加入到2-氯丙烯酸甲酯中；然后，得到的加合物与叠氮化钠反应，之后，所得产物在酸性条件下氢化。
发明内容
本发明要解决的问题然而，以上文献中披露的方法要求使用氰化氢或叠氮化钠作为原料。然而，这些化合物需要小心处理。在这样的情况下，已经需要一种在不使用氰化氢或叠氮化钠的情况下用于制备含硫氨基酸的新方法。解决问题的手段作为本发明的发明人对于解决上述问题的深入研究的结果，完成了本发明。本发明提供以下方面[I] 一种用于制备含硫氨基酸的方法，所述方法包括在氧和选自由周期表第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属存在下氧化在2位具有含硫烃基的2-氨基乙醇化合物的步骤，所述含硫烃基具有I至24个碳原子。[2]根据以上第[I]项的方法，其中氧化所述2-氨基乙醇化合物的上述步骤还在选自由碱金属化合物和碱土金属化合物组成的组中的至少一种典型金属化合物存在下进行。[3]根据以上第[2]项的方法，其中上述典型金属化合物是选自由碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐组成的组中的至少一种化合物。[4]根据以上第[I]至[3]项中任一项的方法，其中氧化所述2-氨基乙醇化合物的所述步骤还在溶剂存在下进行。
[5]根据以上第[I]至[4]项中任一项的方法，其中上述过渡金属是选自由钼族元素组成的组中的至少一种金属。[6]根据以上第[I]至[5]项中任一项的方法，其中上述含硫烃基不具有重键。[7]根据以上第[I]至[6]项中任一项的方法，其中上述2-氨基乙醇化合物是
2-氨基-4-甲硫基-I-丁醇。根据本发明，可以提供一种在不使用需要小心处理的任何氰化氢或叠氮化钠作为原料的情况下用于制备含硫氨基酸的新方法。
具体实施例方式下文中，将详细描述本发明。 所述2-氨基乙醇化合物在2位具有含硫烃基(所述2-氨基乙醇化合物有时称为
“醇化合物”)，例如，其由下式表示
NH2 OH
R2-Uh2在该式中，R1和R2独立地表示含硫烃基或氢原子，它们中的一个表示所述含硫烃基。本文中，含硫烃基是指包含硫原子、碳原子和氢原子的基团。所述含硫烃基中的氢原子可以被对于如将在后面描述的氧化反应是惰性的基团取代。对于含硫烃基的选择没有限制，只要该基团具有I至24个碳原子即可。该基团可以是不具有重键的饱和含硫烃基，或者具有双键和/或三键的不饱和含硫烃基。该不饱和含硫烃基可以包含芳族碳环(isocyclic ring)如苯环和/或芳族杂环如噻吩环。该饱和含硫烃基可以是直链的、支链的或环状的。下文中，直链或支链的饱和含硫烃基有时称为饱和链状含硫烃基。环状饱和含硫烃基有时称为饱和环状含硫烃基。饱和链状含硫经基包括甲硫基甲基，乙硫基甲基，丙硫基甲基，异丙硫基甲基，叔丁硫基甲基，1_ (甲硫基)乙基，2-(甲硫基)乙基，1_(乙硫基)乙基，2-(乙硫基)乙基，1_(丙硫基)乙基，2-(丙硫基)乙基，2-(异丙硫基)乙基，2-(叔丁硫基)乙基，1_(甲硫基)丙基，2-(甲硫基)丙基，3-(甲硫基)丙基，3-(乙硫基)丙基，3-(丙硫基)丙基，
3-(异丙硫基)丙基和2，3-(二甲硫基)丙基。饱和环状含硫烃基包括环丙硫基甲基，环丁硫基甲基，环戊硫基甲基，环己硫基甲基，2-(甲硫基)环丙基，2-(甲硫基)环丁基，2-(甲硫基)环戊基，2-(甲硫基(methothio))环己基，4-(甲硫基)环己基，2-甲基_4_(甲硫基)环己基，2，4_( 二甲硫基)环己基，2-硫代环己基和4-硫代环己基。不饱和含硫经基包括乙稀基硫基甲基，1_(乙稀基硫基)乙基，2-(乙稀基硫基)乙基，4-甲硫基-I- 丁烯基，4-甲硫基-2- 丁烯基，2-甲硫基苯基，3-甲硫基苯基，4-甲硫基苯基,2-甲基-4-甲硫基苯基,2,4-( 二甲硫基)苯基,苯硫基甲基，1-(苯硫基)乙基，2-(苯硫基)乙基，苄硫基甲基，I-(苄硫基)乙基，2-(苄硫基)乙基，2-噻吩基，3-噻吩基和2-甲基-3- B塞吩基。对于氧化反应是惰性的基团包括(；_12烷氧基如甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丙氧基，丁氧基，异丁氧基，仲丁氧基，叔丁氧基，戊氧基和己氧基；C7_12芳烧氧基如节基；C3_8环烷氧基如环丙氧基，环丁氧基，环戊氧基和环己氧基；C6_12芳氧基如苯氧基，2-甲基苯氧基,4-甲基苯氧基和4-苯基苯氧基；CV6全氟烷氧基如三氟甲氧基和五氟乙氧基；取代或未取代的氨基，其中取代的氨基通常具有I至12个碳原子，如氨基，甲氨
基，~■甲氣基，节氣基，叔丁氧基擬基氣基和节氧基擬基氣基； C2_12酰基如乙酰基，丙酰基，丁酰基，异丁酰基，戊酰基，异戊酰基，新戊酰基和苯甲酰基；C2_12酰氧基如乙酰氧基，丙酰氧基，丁酰氧基，异丁酰氧基，戊酰氧基，异戊酰氧基，新戊酰氧基和苯甲酰氧基；和齒素原子如氟原子和氯原子。C6_12芳氧基和C7_12芳烧氧基的氧基团可以被选自由Cu烧氧基、C6_12芳氧基、齒素原子等组成的组中的至少一个取代。所述含硫烃基优选是不具有重键的饱和含硫烃基，更优选是饱和链状含硫烃基，仍更优选是2_ (Ch2烧硫基)(Cp6烧基)基团，特别优选是2_(甲硫基)乙基。所述醇化合物具体地包括2-氨基-3-甲硫基-I-丙醇，2-氨基-3-叔丁硫基_1_丙醇，2_氛基-3-节硫基-I-丙醇，2_氛基-3-乙硫基_1-丙醇，2-氛基-4-甲硫基-I- 丁醇，2-氨基-4-乙硫基-I- 丁醇，2-氨基-4-丙硫基-I- 丁醇，2-氨基-4-苄硫基-I- 丁醇，2-氨基-5-甲硫基-I-戊醇，2-氨基-5-乙硫基-I-戊醇，2-氨基-5-丙硫基-I-戊醇，2-氨基-6- 丁硫基-I-庚醇和2-氨基-5-苄硫基-I-戊醇，优选2-氨基-4-甲硫基-I-丁醇。作为所述醇，可以使用商购获得的产品，以及通过使用任何已知的方法如通过使具有含硫烃基的环氧乙烧与氨反应的方法(例如Izvestiya Akademii Nauk SSSR, SeriyaKhimicheskaya,第 9 卷，第 2090-2094 页，1985)等制备的醇。所述醇化合物在选自由周期表的第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属(下文中有时称为过渡金属催化剂)存在下被氧化。下文中，在所述过渡金属催化剂和氧存在下氧化所述醇化合物的反应有时称为氧化反应或本发明的反应。所述醇化合物通过本发明的反应转化成含硫氨基酸。周期表第8族的元素包括铁、钌。周期表第9族的元素包括钴、铑。周期表第10族的元素包括镍、钯、钼。所述过渡金属优选是选自钼族元素中的至少一种金属，更优选是钌或钼，仍更优选是钼。该过渡金属催化剂可以负载于载体上(下文中，负载于载体上的过渡金属催化剂有时称为负载催化剂)或者可以不负载于其上。而且，过渡金属催化剂可以是其中含有选自由周期表的第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属的合金用酸或碱处理的催化剂(下文中有时称为展开催化剂(developing catalyst))。所述载体包括选自由活性炭、氧化铝、二氧化硅、沸石、硅藻土和氧化锆组成的组中的至少一种。优选所述载体具有较大表面积以改善反应性。负载催化剂可以是商购获得的产品，或者可以是如下获得的催化剂将选自由周期表的第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属或这样的过渡金属与铝的合金负载于上述载体，以获得负载催化齐U。另外，负载催化剂可以是如下获得的催化剂选自由这些过渡金属的硝酸盐、硫酸盐、甲酸盐、乙酸盐、碳酸盐、卤化物、氢氧化物和氧化物组成的组中的至少一种盐通过共沉淀工艺或浸溃工艺负载于上述载体上，然后此负载的盐用氢还原或将其煅烧。该过渡金属催化剂优选是展开催化剂或负载催化剂，更优选是负载催化剂。使用的过渡金属催化剂的量可以根据所使用的过渡金属催化剂的形式变化，并且优选为O. 001摩尔以上/摩尔的所述醇化合物。当该过渡金属催化剂是负载催化剂时，包括所述载体的催化剂的量通常为O. I至100重量份/重量份的所述醇化合物。从经济角度看，使用的所述过渡金属催化剂的量优选为O. 5摩尔以下/摩尔的所述醇化合物。
所述氧可以是氧气,或用惰性气体如氮气稀释的氧气,或空气中的氧。空气中的氧可以用惰性气体如氮气稀释后使用。使用的所述氧的量优选为一摩尔以上/摩尔的所述醇化合物。上限没有限制，但它通常为100摩尔/摩尔的所述醇化合物。优选地，本发明的反应还在选自由碱金属化合物和碱土金属化合物组成的组中的至少一种典型金属化合物存在下进行。碱金属化合物的实例包括碱金属碳酸盐如碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾，碳酸锂和碳酸氢锂；以及碱金属氢氧化物如氢氧化钠，氢氧化钾和氢氧化锂。碱土金属化合物的实例包括碱土金属碳酸盐如碳酸镁和碳酸钙；以及碱土金属氢氧化物如氢氧化镁和氢氧化钙。所述典型金属化合物优选是选自由典型金属氢氧化物和典型金属碳酸盐组成的组中的至少一种金属，更优选是选自由碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐组成的组中的至少一种金属，仍更优选是氢氧化钠或碳酸氢钠，特别优选是氢氧化钠。使用的所述典型金属化合物的量优选为一摩尔以上/摩尔的所述醇化合物，而其上限没有限制。从实用角度看，使用的所述典型金属化合物的量为2摩尔以下/摩尔的所述醇化合物。优选地，本发明的反应还在溶剂存在下进行。对于溶剂的选择没有限制，只要它不阻碍本发明的反应即可。所述溶剂的实例包括酯溶剂如乙酸乙酯；腈溶剂如乙腈和丙腈；水；以及它们的混合物。该溶剂优选是水、水与酯溶剂的混合物或水与腈溶剂的混合物，更优选是水与腈溶剂的混合物，仍更优选是水与乙腈的混合物。使用的有机溶剂的量没有限制，实用地为100重量份以下/ 一重量份的所述醇化合物。在本发明的反应中，反应物混合的顺序没有限制。例如，在一种优选方式中，将所述醇化合物、过渡金属催化剂、典型金属化合物和溶剂混合，然后，将所得到的混合物与氧混合中。本发明的反应可以在减压或常压或增压下进行。优选地，本发明的反应在常压或增压下进行。
用于本发明的反应的温度可以根据要使用的过渡金属催化剂的量、使用的氧的量等变化，并且优选为O至150°C，更优选为20至100°C。不低于0°C的反应温度趋于允许更高速率的所述氧化反应。不高于150°C的反应温度趋于对所述氧化反应的更高选择性。反应时间可以根据反应温度、使用的反应物等变化，并且例如为O. 5至50小时。本发明的反应进行的程度可以通过分析手段如气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、核磁共振光谱、红外吸收光谱等确认。在反应完成后，含硫氨基酸可以通过这样一种程序取出在所述程序中，将所得反应混合物过滤以从其除去过渡金属催化剂，然后，将反应混合物任选地用无机酸如硫酸或盐酸中和，然后浓缩和冷却。如果含硫氨基酸是亲脂性化合物，则该含硫氨基酸可以通过这样一种程序取出在所述程序中，将所得反应混合物过滤以除去过渡金属催化剂，然后与溶剂混合，所述溶剂与水不混溶的，并将所得混合物萃取、浓缩和冷却。与水不混溶的溶剂包括酯溶剂如乙酸乙酯，以及醚溶剂如甲基叔丁基醚。使用的不混溶溶剂的量没有限制。 由此得到的含硫氨基酸可以通过蒸馏、柱色谱法、结晶等进行纯化。由此获得的含硫氨基酸是在2位具有所述含硫烃基的α -氨基酸。所述含硫氨基酸优选表示如下
权利要求
1.一种用于制备含硫氨基酸的方法，所述方法包括在氧和选自由周期表第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属存在下氧化在2位具有含硫烃基的2-氨基乙醇化合物的步骤，所述含硫烃基具有I至24个碳原子。
2.根据权利要求I的方法，其中氧化所述2-氨基乙醇化合物的所述步骤还在选自由碱金属化合物和碱土金属化合物组成的组中的至少一种典型金属化合物存在下进行。
3.根据权利要求2的方法，其中所述典型金属化合物是选自由碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐组成的组中的至少一种化合物。
4.根据权利要求I的方法，其中氧化所述2-氨基乙醇化合物的所述步骤还在溶剂存在下进行。
5.根据权利要求I的方法，其中所述过渡金属是选自由钼族元素组成的组中的至少一种金属。
6.根据权利要求I的方法，其中所述含硫烃基不具有重键。
7.根据权利要求I的方法，其中所述2-氨基乙醇化合物是2-氨基-4-甲硫基-I-丁醇。
全文摘要
本发明涉及一种用于制备含硫氨基酸的方法，所述方法包括在氧和选自由周期表第8、9和10族的元素组成的组中的至少一种过渡金属存在下氧化在2位具有含硫烃基的2-氨基乙醇化合物的步骤，所述含硫烃基具有1至24个碳原子。
文档编号C07C319/20GK102822146SQ20118001645
公开日2012年12月12日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月6日
发明者萩谷弘寿 申请人:住友化学株式会社