制备储存稳定的3-甲硫基丙醛的方法
【专利摘要】通过丙烯醛与甲硫醇反应制备3-甲硫基丙醛的方法，其中通过蒸馏除去由丙烯醛与甲硫醇反应的杂质和副产物，其特征在于该反应是在碱性胺的存在下进行的，碱性胺pKb小于8，在蒸馏前该碱性胺通过加入酸中和，并且所述酸的pKa小于5且在20℃下蒸汽压低于10hPa。
【专利说明】制备储存稳定的3-甲硫基丙醛的方法
[0001]本发明涉及一种通过丙烯醛与甲硫醇反应制备3-甲硫基丙醛的方法，其中通过蒸馏除去来自丙烯醛与甲硫醇反应产生的杂质和副产物。
[0002]由DE2158616可知，3-甲硫基丙醛(MMP)是通过用有机氮碱和加入的吡啶和/或乙酸的催化，由丙烯醛和甲硫醇制得。这得到了包含杂质的粗制3-甲硫基丙醛，所述杂质由原料的未转化部分以及副产物和裂解产物组成。
[0003]在粗制产品随后的蒸馏中，聚合和其他副反应在相当大的程度上发生。为了解决这个问题，DE2158616建议在非挥发性强酸和挥发性弱酸的混合物存在下进行蒸馏。结果，获得了纯度为99.5%的3-甲硫基丙醛。
[0004]然而，吡啶或乙酸都不能在蒸馏中完全保留。如在稳定性研究中所示，即使少量的这些物质也会导致MMP储存不稳定。即使非常短的时间后，它会经受变化并形成不希望的更高分子量的副产物。这些物质极大地破坏进一步加工成乙内酰脲和最终的蛋氨酸。因为操作的循环模式导致副产物累积并引起排出物增加，这特别适用于碳酸钾工艺。
[0005]EP 0899258公开了含水量> 300ppm的储存稳定的3-甲硫基丙醛，以及用于改善3-甲硫基丙醛储存稳定性的方法。已知3-甲硫基丙醛非常活泼，甚至在储存期间也会发生变化。
[0006]低聚物、聚合物和缩合产物的形成以及消去反应和二级产物的氧化和后续反应产生众多不希望的杂质。
[0007]在酸性环境中，利于形成低聚物、聚合物并特别是环状三聚物(三氧杂环已烷类化合物)；在碱性环境中，利于醛醇缩合。因此根据DE-A-2905267，在稳定醛以防止环状三聚、聚合和自动缩合的方法中，使用三乙醇胺或N，N-二甲基乙醇胺以产生碱性环境。类似地，在日本专利JP 72-321963和JP 49-116017中烷基化苯胺用于同样目的。US-A 4546205涉及使用吡啶和苯酚组分组成的混合物。
[0008]所提及的稳定剂产生碱性环境并降低酸催化反应的速率。然而，一些稳定剂是有毒的，且有时以高剂量使用，优选高达0.2%。由于沸点和产物性质，蒸馏脱除通常是不可能的。
[0009]PCT W093/13059描述了使用胺组分与氧结合组分的混合物来稳定硫取代的链烷醛，所述氧结合组分例如是苯酚、酸或不饱和抗氧化剂如抗坏血酸或胡萝卜素。然而，应该注意到该方法只有当链烷醛中的含水量低于300ppm，优选低于10ppm时才有效。
[0010]根据EP0899258，储存稳定的3_甲硫基丙醛是通过加入形成金属络合物的有机饱和酸得到的。所提及的酸性化合物是基于它们的结构能够络合金属的化合物，特别是羟基二羧酸，例如柠檬酸、酒石酸或苹果酸，也特别是氨基三(亚甲基膦酸)(AMTP)。然而，这个方法的缺点在于为了达到3-甲硫基丙醛的储存稳定性，需要加入添加剂，其可能破坏进一步的加工，并且在储存后需要进一步纯化。
[0011]因此本发明的目的是提供制备3-甲硫基丙醛的方法，其中至少减少现有技术的缺点。
[0012]根据本发明所述的这些以及进一步的目的通过一种丙烯醛与甲硫醇反应制备3-甲硫基丙醛的方法实现，其中通过蒸馏除去由丙烯醛和甲硫醇反应产生的杂质和副产物，其特征在于该反应在碱性胺存在下进行，该碱性胺的PKb小于8，在蒸馏前，即转化反应后，加入酸中和该碱性胺，所述酸的PKa小于5，并且蒸汽压在20°C下低于lOhPa。
[0013]完全出人意料地，显示通过使用pKa低于8的碱性胺代替吡啶用于丙烯醛与甲硫醇的反应，可以得到储存稳定的3-甲硫基丙醛，其不需要通过加入添加剂进行稳定。
[0014]根据本发明方法得到的3-甲硫基丙醛优选值得注意的是，在室温下于不透明容器中储存5天后，3-甲硫基丙醛的含量相较于储存前降低少于0.8%，优选少于0.5%或少于 0.3%。
[0015]特别优选的是，10天内3-甲硫基丙醛含量降低少于0.8%，特别是少于0.5%或少于 0.3%。
[0016]3-甲硫基丙醛含量的测定是本领域技术人员已知的，优选可以通过气相色谱测定。
[0017]pKa定义为酸解离常数(Ka)的负十进制对数，而PKb与PKa类似，定义为碱解离常数(Kb)的负十进制对数。
[0018]碱解离常数(Kb)为指示碱在溶液中碱性程度的参数。碱解离常数(Kb)可由酸解离常数(Ka)直接计算。
[0019]Ka.Kb = 1(Γ14
[0020]pKb = -1ogKb
[0021]pKa+pKb = 14
[0022]pKb越小，则碱对于质子的亲合性越强。
[0023]根据本发明，丙烯醛与甲硫醇反应需要在pKb小于8的碱性胺的存在下进行。现有技术中使用的吡啶PKb为8.94。因此吡啶不适合用作根据本发明所述的丙烯醛与甲硫醇反应制备3-甲硫基丙醛方法的催化剂。
[0024]在优选的实施方式中，根据本发明的方法的特征在于碱性胺的pKb低于7, pKb低于
6.5, pKb低于6, pKb低于5且非常优选pKb低于4。
[0025]根据本发明进一步优选的实施方式的特征在于该碱性胺为烷基胺，在该情况下认为该烷基胺也必须特征在于PKb低于8，pKb低于7，pKb低于6.5，pKb低于6，pKb低于5且更优选PKb低于4。
[0026]特别优选的碱性胺选自三乙胺和三甲胺。三甲胺pKb为4.24，三乙胺pKb为3.25。
[0027]根据本发明，在蒸馏纯化之前，即转化反应之后，通过加入酸来中和碱性胺。
[0028]为了获得在根据本发明的方法中制备的3-甲硫基丙醛的储存稳定性，用于中和碱性胺的酸必须是非挥发性强酸。
[0029]为了本发明的目的，非挥发性强酸应理解为是指PKa小于5且20°C下蒸汽压低于1hPa的酸。
[0030]因此本发明方法的一个特征是所述在蒸馏前加入以中和碱性胺的酸具有小于5的PKa，且在20°C下蒸汽压低于lOhPa。更特别地，所述酸的pKa小于3且在20°C下蒸汽压低于5hPa。
[0031]特别优选的酸选自硫酸和磷酸。
[0032]硫酸的pKa为-3 ;20°C下蒸汽压为1.3hPa。磷酸的pKa为2.16 ;20°C下蒸汽压为3.8hPa。
[0033]碱性胺不能用盐酸(pKa-7，20°C下蒸汽压为190hPa)中和，因为在以真空蒸馏实施所述蒸馏的情况下，会形成氯化氢。
[0034]由于乙酸的存在会导致更高分子量的副产物的形成，用乙酸(pKa4.76，20°C下蒸汽压为16hPa)中和碱性胺也是不利的。
[0035]用于中和碱性胺的酸的浓度优选在1N-2N范围内。
[0036]此外，根据本发明的方法优选特征在于酸相对于碱性胺至少以化学计量加入。特别优选加入的酸过量0.05% -0.1%。
[0037]根据本发明方法的特别优选的实施方式，可以完全避免现有技术的缺点并得到完全储存稳定的3-甲硫基丙醛。
[0038]如DE2158616所公开的，所述蒸馏可以以两个阶段进行。然而，本发明方法不再需要这种不方便的操作模式。反而，通过单次蒸馏，优选通过单次真空蒸馏，3-甲硫基丙醛也可以以储存稳定的质量获得。
[0039]如以下实施例所示，通过根据本发明方法得到的3-甲硫基丙醛是储存稳定的且甚至在长时间运输后不产生任何改变。
[0040]对比例I
[0041]根据本发明，在三乙胺的存在下，使甲硫醇与丙烯醛反应，随后用硫酸中和并接着真空蒸馏，由此制得3-甲硫基丙醛，但掺入Ippm吡啶用于模仿根据现有技术存在的杂质。将由此制备的3-甲硫基丙醛在室温下避光储存5天。随后使用气相色谱测定MMP浓度。纯度降低I %。
[0042]对比例2
[0043]在如对比例I所述制备的3-甲硫基丙醛中掺入Ippm乙酸来代替Ippm吡啶。将由此制备的3-甲硫基丙醛在室温下避光储存5天。随后使用气相色谱测定MMP浓度。纯度降低1.2%。
[0044]对比例3
[0045]在如对比例I所述制备的3-甲硫基丙醒中掺入Ippm卩比唳和Ippm乙酸来代替Ippm吡啶，并在室温下避光储存8天。纯度降低1.3%。
[0046]实施例1
[0047]将根据本发明，在三乙胺的存在下，使甲硫醇与丙烯醛反应，随后用硫酸中和并接着真空蒸馏，由此制得的3-甲硫基丙醛在室温下避光储存10天，不加入吡啶或乙酸且不加入其它添加剂。这段时间后测定纯度没有降低。
[0048]实施例2
[0049]将如实施例1所述工业上制备的3-甲硫基丙醛在环境温度下于罐车中运输一周。到达后，3-甲硫基丙醛的纯度没有改变。无需蒸馏可直接进行进一步的加工。
【权利要求】
1.一种通过丙烯醛与甲硫醇反应制备3-甲硫基丙醛的方法，其中丙烯醛和甲硫醇反应产生的杂质和副产物通过蒸馏除去，其特征在于该反应在碱性胺存在下进行，所述碱性胺的PKb小于8，在蒸馏前加入酸中和所述碱性胺，以及所述酸的PKa小于5，且蒸汽压在20°C下低于 lOhPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述碱性胺的PKb小于6.5。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述碱性胺的pKb小于5。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所述碱性胺为烷基胺。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述碱性胺选自以下组中:三乙胺和三甲胺。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于所述酸相对于碱性胺至少以化学计量加入。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述酸以过量0.05% -0.1%加入。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于所述酸选自以下组中:硫酸和磷酸。
【文档编号】C07C323/22GK104230771SQ201410366061
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2013年6月11日
【发明者】F·盖格尔, K·P·米勒, F·泰森 申请人:赢创德固赛有限公司