RU2841085C1 - Method of producing methionine - Google Patents
Method of producing methionine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841085C1 RU2841085C1 RU2023109866A RU2023109866A RU2841085C1 RU 2841085 C1 RU2841085 C1 RU 2841085C1 RU 2023109866 A RU2023109866 A RU 2023109866A RU 2023109866 A RU2023109866 A RU 2023109866A RU 2841085 C1 RU2841085 C1 RU 2841085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compound
- conversion
- methionine
- catalyst
- carried out
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к усовершенствованию способа получения метионина или его «селенированного» аналога (селенометионина) из предшественников 2-амино-4-метилтиобутиронитрила или 2-гидрокси-4-метилтиобутиронитрила в случае метионина, или 2-амино-4-метилселенобутиронитрила или 2-гидрокси-4-метилселенобутиронитрила в случае селенометионина.The invention relates to an improvement in the method for producing methionine or its "selenated" analogue (selenomethionine) from precursors of 2-amino-4-methylthiobutyronitrile or 2-hydroxy-4-methylthiobutyronitrile in the case of methionine, or 2-amino-4-methylselenobutyronitrile or 2-hydroxy-4-methylselenobutyronitrile in the case of selenomethionine.
Размер рынка метионина больше не нуждается в представлении, особенно что касается кормов для животных, и способы его производства по-прежнему являются предметом многочисленных разработок. Селенированные производные метионина также представляют значительный интерес для питания животных.The size of the methionine market no longer needs an introduction, especially in animal feed, and its production methods are still the subject of much development. Selenated methionine derivatives are also of considerable interest in animal nutrition.
Получение метионина может быть осуществлено различными способами, включающими различные промежуточные продукты синтеза, и, в частности, 2-амино-4-метилтиобутиронитрил (AMTBN), 2-амино-4-метилтиобутирамид (AMTBM) и 2-гидрокси-4-метилтиобутиронитрил (HMTBN).The production of methionine can be accomplished by a variety of routes involving various synthesis intermediates, including 2-amino-4-methylthiobutyronitrile (AMTBN), 2-amino-4-methylthiobutyramide (AMTBM), and 2-hydroxy-4-methylthiobutyronitrile (HMTBN).
В документе WO01/60790A1 описан синтез метионина из 2-гидрокси-4-метилтиобутиронитрила (HMTBN). При взаимодействии с аммиаком HMTBN превращается в AMTBN, который, в свою очередь, реагирует с ацетоном в щелочной среде с образованием AMTBM. Каталитический гидролиз AMTBM в присутствии соединения титана, имеющего определенную пористость, приводит к образованию метионината аммония, из которого выделяют метионин.Document WO01/60790A1 describes the synthesis of methionine from 2-hydroxy-4-methylthiobutyronitrile (HMTBN). When reacted with ammonia, HMTBN is converted to AMTBN, which in turn reacts with acetone in an alkaline medium to form AMTBM. Catalytic hydrolysis of AMTBM in the presence of a titanium compound having a certain porosity leads to the formation of ammonium methioninate, from which methionine is isolated.
Согласно документу WO2004/089863A1 известен способ получения аммониевой соли HMTBA из нитрильного предшественника HMTBA - HMTBN, согласно которому HMTBN в водном растворе в присутствии катализатора на основе титана превращают в аммониевую соль HMTBA в одну стадию. Этот синтез также приводит к образованию метионина и HMTBM, и сообщаемые выходы солей аммония HMTBA находятся в диапазоне 10 %. Они слишком малы для рассмотрения возможности применения этого способа в промышленных масштабах.According to document WO2004/089863A1, a process is known for the preparation of the ammonium salt of HMTBA from the nitrile precursor of HMTBA - HMTBN, according to which HMTBN in an aqueous solution in the presence of a titanium-based catalyst is converted into the ammonium salt of HMTBA in one step. This synthesis also leads to the formation of methionine and HMTBM, and the reported yields of ammonium salts of HMTBA are in the range of 10%. They are too small to consider the possibility of using this process on an industrial scale.
Настоящее изобретение обеспечивает альтернативу существующим способам, позволяющую обойтись без по меньшей мере одной стадии, приводя к метионину или его селенированному производному с высокими выходами.The present invention provides an alternative to existing processes that eliminates at least one step, resulting in methionine or its selenized derivative in high yields.
Согласно изобретению было обнаружено, что промежуточные аминонитрильные (AMTBN или его селенированный эквивалент) и гидроксинитрильные (HMTBN или его селенированный эквивалент) соединения могут быть превращены в метионин (или в селенометионин) за одну стадию в присутствии воды и катализатора и, при необходимости, аммиака или аммиачной соли. Доступность и характеристики этого превращения таковы, что возможно его масштабирование в промышленное производство метионина. По сравнению с известными способами синтеза и их усовершенствованиями, которые остаются недостаточно полезными для модификации традиционных промышленных способов, настоящее изобретение представляет собой реальный прогресс. Значительные выходы достигаются в очень короткие сроки.According to the invention, it has been found that intermediate aminonitrile (AMTBN or its selenated equivalent) and hydroxynitrile (HMTBN or its selenated equivalent) compounds can be converted into methionine (or into selenomethionine) in one step in the presence of water and a catalyst and, if necessary, ammonia or an ammonium salt. The availability and characteristics of this conversion are such that it is possible to scale it up to industrial production of methionine. Compared with known synthesis methods and their improvements, which remain insufficiently useful for modifying traditional industrial methods, the present invention represents a real advance. Significant yields are achieved in a very short time.
Таким образом, изобретение относится к способу получения соединения формулы (I),Thus, the invention relates to a process for preparing a compound of formula (I),
[Хим 1][Him 1]
CH3XCH2CH2C(NH2)COOH (I)CH 3 XCH 2 CH 2 C(NH 2 )COOH (I)
где X представляет собой S или Se,where X is S or Se,
путем каталитического превращения соединения формулы (II)by catalytic conversion of a compound of formula (II)
[Хим 2][Him 2]
CH3XCH2CH2C(Y)CN (II) CH3XCH2CH2C ( Y )CN(II )
где X представляет собой S или Se, а Y представляет собой NH2 или OH,where X is S or Se and Y is NH2 or OH,
причем когда Y представляет собой NH2, превращение осуществляют в присутствии воды и по меньшей мере одного катализатора, содержащего по меньшей мере оксид алюминия, диоксид титана или их смесь, и, при необходимости, NH3 или соль аммония, иwherein when Y is NH 2 , the conversion is carried out in the presence of water and at least one catalyst containing at least aluminum oxide, titanium dioxide or a mixture thereof, and, if necessary, NH 3 or an ammonium salt, and
когда Y представляет собой OH, превращение осуществляют в присутствии воды, по меньшей мере одного катализатора, содержащего по меньшей мере оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония или их смесь, и NH3 или соли аммония.when Y is OH, the conversion is carried out in the presence of water, at least one catalyst containing at least aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide or a mixture thereof, and NH 3 or ammonium salts.
Под выражением «при необходимости» в соответствии с настоящим изобретением следует понимать, что, когда способ включает гидроксинитрильный предшественник, который представляет собой соединение формулы (II), в котором Y представляет собой OH, присутствие NH3 или соли аммония необходимо; но в этом нет необходимости, когда способ включает аминонитрильный предшественник, который представляет собой соединение формулы II, в котором Y представляет собой NH2. Однако это определение не исключает присутствия NH3, если в способе участвует аминонитрильный предшественник, - этот вариант представляет собой один из возможных вариантов реализации изобретения, описанный далее.By the expression "if necessary" in accordance with the present invention it is to be understood that when the process involves a hydroxynitrile precursor, which is a compound of formula (II) in which Y is OH, the presence of NH 3 or an ammonium salt is necessary; but this is not necessary when the process involves an aminonitrile precursor, which is a compound of formula II in which Y is NH 2 . However, this definition does not exclude the presence of NH 3 if the process involves an aminonitrile precursor - this variant is one of the possible embodiments of the invention described below.
Соль аммония согласно изобретению включает любую соль, имеющую формулу (NH4)nA, где A, в частности, выбран из галогенов, карбонатов, гидрокарбонатов, фосфатов, гидрофосфатов, сульфатов, гидросульфатов, ацетата, цитрата, формиата, гидроксида, и n представляет собой целое число от 1 до 5. В качестве иллюстрации, она может быть выбрана из (NH4)H2PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4, (NH4)HSO4, (NH4)2SO4, (NH4)HCO3 или (NH4)2CO3.The ammonium salt according to the invention includes any salt having the formula (NH 4 ) n A, where A is in particular selected from halogens, carbonates, hydrogen carbonates, phosphates, hydrogen phosphates, sulfates, hydrogen sulfates, acetate, citrate, formate, hydroxide, and n is an integer from 1 to 5. By way of illustration, it can be selected from (NH 4 )H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) HSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) HCO 3 or (NH 4 ) 2 CO 3 .
В присутствии такого катализатора, описанного выше, соединение формулы (II) может быть превращено непосредственно в метионин, тогда как известные способы, использующие аминонитрильное соединение или гидроксинитрильное соединение, требуют прохождения через соответствующее аминоамидное или гидроксинитрильное промежуточное соединение, которое затем гидролизуют в метионин, причем на каждой из стадий используют различные условия.In the presence of such a catalyst as described above, the compound of formula (II) can be converted directly to methionine, whereas the known methods using an aminonitrile compound or a hydroxynitrile compound require passage through the corresponding aminoamide or hydroxynitrile intermediate, which is then hydrolyzed to methionine, with different conditions being used at each stage.
В настоящем тексте, если не указано иное, выражения «соединение (II), где Y представляет собой NH2», «AMTBN» и «аминонитрильное» будут использоваться взаимозаменяемо для обозначения 2-амино-4-метилтиобутиронитрила и, по аналогии, 2-амино-4-метилселенобутиронитрила. Аналогичным образом, выражения «соединение (II), где Y представляет собой OH», «HMTBN» и «гидроксинитрильное» относятся к 2-гидрокси-4-метилтиобутиронитрилу и, по аналогии, к 2-гидрокси-4-метилселенобутиронитрилу. Под соединением (II) следует понимать все эти обозначения и, следовательно, эти два соединения, рассматриваемые вместе или по отдельности.In the present text, unless otherwise indicated, the expressions "compound (II) wherein Y is NH2 ", "AMTBN" and "aminonitrile" will be used interchangeably to refer to 2-amino-4-methylthiobutyronitrile and, by analogy, 2-amino-4-methylselenobutyronitrile. Likewise, the expressions "compound (II) wherein Y is OH", "HMTBN" and "hydroxynitrile" refer to 2-hydroxy-4-methylthiobutyronitrile and, by analogy, to 2-hydroxy-4-methylselenobutyronitrile. Compound (II) shall be understood to include all of these designations and, therefore, the two compounds, considered together or separately.
Под выражением «непосредственно превращаемый» следует понимать, что, когда способ осуществляют в промышленном масштабе, превращение может быть осуществлено в одном и том же реакторе, который содержит катализатор, причем в реактор подают водную смесь, соединение (II) и необязательно NH3 или соль аммония, или же каждый из реагентов по отдельности, а их смешивание осуществляют в реакторе.By the expression "directly convertible" it is to be understood that when the process is carried out on an industrial scale, the conversion may be carried out in the same reactor which contains the catalyst, the aqueous mixture, the compound (II) and optionally NH 3 or ammonium salt, or each of the reactants separately, being fed into the reactor and their mixing being carried out in the reactor.
Используемый термин «катализатор» в целом относится к активной фазе катализатора, не исключая того факта, что катализатор может быть легирован и/или нанесен на носитель.The term "catalyst" as used herein generally refers to the active phase of the catalyst, without excluding the fact that the catalyst may be doped and/or supported.
Под оксидом алюминия, диоксидом титана и диоксидом циркония следует понимать все полиморфы, где это применимо, оксида алюминия Al2O3, диоксида титана TiO2 и диоксида циркония ZrO2, соответственно, причем эти формы хорошо известны специалистам в данной области техники. Катализатор также может представлять собой комбинацию двух или даже трех из оксида алюминия, диоксида титана и диоксида циркония. Он также может содержать любое другое вещество, способствующее его каталитической функции.By aluminum oxide, titanium dioxide and zirconium dioxide it is meant all polymorphs, where applicable, of aluminum oxide Al 2 O 3 , titanium dioxide TiO 2 and zirconium dioxide ZrO 2 , respectively, these forms being well known to those skilled in the art. The catalyst may also be a combination of two or even three of aluminum oxide, titanium dioxide and zirconium dioxide. It may also contain any other substance that contributes to its catalytic function.
Признаки, применения и преимущества изобретения изложены ниже более подробно, учитывая, что эти признаки могут рассматриваться независимо друг от друга или в комбинации, независимо от характера комбинации.The features, applications and advantages of the invention are set out below in more detail, taking into account that these features can be considered independently of each other or in combination, regardless of the nature of the combination.
Согласно изобретению катализатор содержит или состоит из одного или нескольких соединений, выбранных из оксида алюминия, диоксида титана и диоксида циркония; он/они составляют по меньшей мере активную фазу катализатора, и необязательно носитель. Таким образом, если катализатор не состоит полностью из одного или более указанных оксидов, он может содержать любое другое соединение, которое не влияет на характеристики катализатора или даже усиливает их. В одном варианте осуществления изобретения катализатор состоит из одного из указанных оксидов.According to the invention, the catalyst comprises or consists of one or more compounds selected from aluminum oxide, titanium dioxide and zirconium dioxide; it/they constitute at least the active phase of the catalyst, and optionally the support. Thus, if the catalyst does not consist entirely of one or more of the said oxides, it may contain any other compound that does not affect the characteristics of the catalyst or even enhances them. In one embodiment of the invention, the catalyst consists of one of the said oxides.
Катализатор может быть легирован и/или нанесен на носитель. Он может быть легирован любым элементом или соединением, обычно используемым и хорошо известным специалистам в данной области техники. В качестве иллюстрации, легирование катализатора может быть выполнено одним или более элементами и соединениями, выбранными из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, лантана и любого соединения вышеупомянутых элементов. Элементы K, Cs, Sr, Ba и La являются предпочтительными. Если катализатор не состоит исключительно из оксида алюминия, диоксида титана и/или диоксида циркония, он также может быть нанесен на любые другие соединения, обычно используемые и хорошо известные специалистам в данной области техники, и, в частности, диоксид кремния и силикоалюминаты.The catalyst can be doped and/or supported. It can be doped with any element or compound commonly used and well known to those skilled in the art. As an illustration, the doping of the catalyst can be performed with one or more elements and compounds selected from alkali metals, alkaline earth metals, lanthanum and any compound of the above-mentioned elements. The elements K, Cs, Sr, Ba and La are preferred. If the catalyst does not consist exclusively of aluminum oxide, titanium dioxide and/or zirconium dioxide, it can also be supported on any other compounds commonly used and well known to those skilled in the art, and in particular silicon dioxide and silicoaluminates.
Согласно изобретению все твердые катализаторы, упомянутые выше, могут быть в порошкообразной форме или предпочтительно в форме гранул, экструдатов, таблеток, в форме трилистника или любой другой форме, позволяющей использовать их в реакторе, предпочтительно в реакторе с неподвижным слоем или других или в периодическом режиме в открытом реакторе или реакторе под давлением.According to the invention, all the solid catalysts mentioned above may be in powder form or, preferably, in the form of granules, extrudates, tablets, in the form of a trefoil or any other form allowing their use in a reactor, preferably in a fixed bed reactor or others, or in a batch mode in an open reactor or a reactor under pressure.
Указанный катализатор предпочтительно имеет удельную площадь поверхности по меньшей мере 10 м²/г. Ниже этого предела характеристики катализатора быстро падают, в частности снижается селективность по отношению к метионину в пользу селективности в отношении AMBTM или HMTBM в соответствии с соединением (II) и снижается конверсия соединения (II). Это наблюдение относится и к селеновому эквиваленту. Верхний предел удельной площади поверхности не является критическим в контексте изобретения и ограничивается имеющимися в продаже активными фазами. Значения удельной площади поверхности, указанные в настоящем тексте, определяются наиболее распространенным методом, а именно физической адсорбцией азота, и рассчитываются методом БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера).Said catalyst preferably has a specific surface area of at least 10 m²/g. Below this limit, the performance of the catalyst drops rapidly, in particular the selectivity towards methionine decreases in favour of the selectivity towards AMBTM or HMTBM according to compound (II) and the conversion of compound (II) decreases. This observation also applies to the selenium equivalent. The upper limit of the specific surface area is not critical in the context of the invention and is limited by commercially available active phases. The values of the specific surface area specified in the present text are determined by the most common method, namely the physical adsorption of nitrogen, and are calculated by the BET (Brunauer-Emmett-Teller) method.
В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению катализатор присутствует в концентрации, составляющей от 0,1 мас.% до 200 мас.% от массы соединения (II), предпочтительно от 0,5 мас.% до 100 мас.% и еще предпочтительнее от 1 мас.% до 50 мас.%.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the catalyst is present in a concentration of from 0.1 wt.% to 200 wt.% based on the weight of compound (II), preferably from 0.5 wt.% to 100 wt.% and even more preferably from 1 wt.% to 50 wt.%.
Согласно изобретению может быть рассмотрено различное оборудование для проведения реакции в периодическом или непрерывном режиме: твердый катализатор, легированный или нет, может быть иммобилизован в реакторе в форме зерен или экструдатов или в любой другой форме или быть нанесенным на металлическую пену. Реактор, связанный с этим типом катализатора, предпочтительно представляет собой неподвижный трубчатый или многотрубчатый слой, работающий в режиме орошения или изотермического или адиабатического затопления, или обменный реактор, покрытый катализатором.According to the invention, various equipment for carrying out the reaction in a batch or continuous mode can be considered: the solid catalyst, doped or not, can be immobilized in the reactor in the form of grains or extrudates or in any other form or be applied to a metal foam. The reactor associated with this type of catalyst is preferably a fixed tubular or multi-tubular bed operating in a spray or isothermal or adiabatic flooding mode, or an exchange reactor coated with a catalyst.
Конверсию AMTBN или HMTBN в контексте настоящего изобретения предпочтительно проводят при температуре в диапазоне от 20 °С до 200 °С или даже от 50 °С до 150 °С, а еще предпочтительнее от 80 °С до 110 °С. Было замечено, что в течение периода реакции, составляющего от около 10 минут до 3 часов, при температуре ниже 20 °С реакция значительно замедляется, и что, начиная с 110 °С, чем больше повышается температура, тем больше селективность в отношении динитрила и полипептида метионина повышается в ущерб селективности в отношении метионина. В диапазоне от 80 °С до 110 °С наблюдается высокая селективность по отношению к метионину.The conversion of AMTBN or HMTBN in the context of the present invention is preferably carried out at a temperature in the range of 20 °C to 200 °C or even 50 °C to 150 °C, and even more preferably from 80 °C to 110 °C. It has been observed that during the reaction period of about 10 minutes to 3 hours, at a temperature below 20 °C the reaction slows down considerably, and that, starting from 110 °C, the more the temperature increases, the more the selectivity for the dinitrile and the methionine polypeptide increases to the detriment of the selectivity for methionine. In the range from 80 °C to 110 °C, a high selectivity for methionine is observed.
Как правило, AMTBN или HMTBN находятся в водном растворе. Он может быть подготовлен для проведения способа или получен из реакционной среды, в которой были получены AMTBN или HMTBN, соответственно. В этом случае возможно, что AMTBN или HMTBN не является чистым и содержит следы или даже большие количества, но остающиеся незначительными в том смысле, что они не оказывают неблагоприятного влияния на превращение AMTBN или HMTBN согласно изобретению.As a rule, AMTBN or HMTBN is in an aqueous solution. It can be prepared for the process or obtained from the reaction medium in which AMTBN or HMTBN, respectively, were obtained. In this case, it is possible that AMTBN or HMTBN is not pure and contains traces or even larger amounts, but remaining insignificant in the sense that they do not adversely affect the conversion of AMTBN or HMTBN according to the invention.
Концентрация AMTBN или HMTBN, в зависимости от применяемого превращения, может влиять на характеристики способа, особенно когда она слишком высока. Таким образом, согласно одному варианту изобретения AMTBN находится в водном растворе в концентрации от 0,01 М до 10 М, предпочтительно от 0,05 М до 1 М, а еще предпочтительнее от 0,2 М до 0,4 М. Было отмечено, что выше 1 М или даже 0,8 М, если конверсия в AMTBN остается высокой, селективность в отношении метионина снижается, а в отношении AMTBM, динитрила и даже полипептида, соответственно, повышается.The concentration of AMTBN or HMTBN, depending on the conversion used, can influence the process performance, especially when it is too high. Thus, according to one embodiment of the invention, AMTBN is in aqueous solution at a concentration of 0.01 M to 10 M, preferably 0.05 M to 1 M, and even more preferably 0.2 M to 0.4 M. It has been noted that above 1 M or even 0.8 M, if the conversion to AMTBN remains high, the selectivity for methionine decreases, while for AMTBM, dinitrile and even polypeptide, respectively, increases.
Когда получение метионина согласно изобретению включает HMTBN, в реакционную среду следует добавлять аммиак. Аммиак предпочтительно присутствует в количестве от 1 эквивалента до 50 эквивалентов по отношению к HMTBN. Аммиак может быть доставлен в среду любым способом, но предпочтительно он подается в виде непрерывного барботирования.When the production of methionine according to the invention includes HMTBN, ammonia should be added to the reaction medium. Ammonia is preferably present in an amount of from 1 equivalent to 50 equivalents relative to HMTBN. Ammonia can be supplied to the medium in any manner, but is preferably supplied as a continuous bubbling.
Было отмечено, что присутствие аммиака в растворе AMTBM перед его превращением значительно улучшает селективность по отношению к метионину, одновременно снижая селективность в отношении динитрила, увеличивающуюся с течением времени в отсутствие аммиака. Таким образом, изобретение включает предпочтительную реализацию способа, описанного выше, в котором AMTBN помещают в присутствии аммиака перед приведением в контакт с катализатором или даже во время каталитической конверсии в реакторе. Предпочтительно аммиак вводят в раствор AMTBN барботированием, возможно с использованием инертного газа-носителя, такого как азот.It has been noted that the presence of ammonia in the AMTBM solution prior to its conversion significantly improves the selectivity to methionine while reducing the selectivity to the dinitrile, which increases over time in the absence of ammonia. The invention therefore includes a preferred embodiment of the process described above, in which AMTBN is placed in the presence of ammonia prior to contact with the catalyst or even during the catalytic conversion in the reactor. Preferably, ammonia is introduced into the AMTBN solution by bubbling, possibly using an inert carrier gas such as nitrogen.
Изобретение также относится к непрерывному осуществлению способа согласно изобретению и предпочтительно в присутствии аммиака, а еще предпочтительнее при барботировании аммиака в растворе AMTBN перед его превращением. Согласно этому варианту способ осуществляют под давлением от 1 до 20 бар, предпочтительно от 2 до 10 бар. В изобретении также предложено устройство, включающее резервуар для раствора AMTBN, в котором предусмотрено барботирование смеси аммиака и азота. Раствор AMTBN закачивают в реактор из нержавеющей стали, который содержит катализатор и который нагревают с помощью рукава до температуры, составляющей от 80 до 100 °C. Реакционную среду направляют в газожидкостный сепаратор, из которого аммиак удаляют, и жидкость из которого будет обработана для выделения метионина. Затем раствор упаривают до получения твердого вещества, затем твердое вещество перекристаллизовывают в смеси вода/этанол (1/6) при 60 °С. Полученный таким образом метионин в виде белого твердого вещества промывают, фильтруют и затем сушат. Этот непрерывный способ, описанный для получения метионина из AMTBN, в равной степени применим для получения метионина из HMTBN, однако подача аммиака остается необходимой.The invention also relates to the continuous implementation of the process according to the invention and preferably in the presence of ammonia, and even more preferably by bubbling ammonia into the AMTBN solution before its conversion. According to this variant, the process is carried out under a pressure of 1 to 20 bar, preferably 2 to 10 bar. The invention also proposes a device comprising a tank for the AMTBN solution, in which a mixture of ammonia and nitrogen is bubbling. The AMTBN solution is pumped into a stainless steel reactor, which contains a catalyst and which is heated by means of a sleeve to a temperature of 80 to 100 °C. The reaction medium is directed into a gas-liquid separator, from which ammonia is removed, and the liquid from which will be processed to isolate methionine. The solution is then evaporated until a solid is obtained, then the solid is recrystallized in a water/ethanol mixture (1/6) at 60 °C. The methionine thus obtained as a white solid is washed, filtered and then dried. This continuous process described for the preparation of methionine from AMTBN is equally applicable to the preparation of methionine from HMTBN, but the supply of ammonia remains necessary.
Согласно другому аспекту предложен способ контролируемого каталитического превращения 2-амино-4-метилтиобутиронитрила или 2-амино-4-метилселенобутиронитрила в 2-амино-4-метилтиобутирамид или 2-амино-4-метилселенобутирамид, соответственно, причем указанное превращение осуществляют в присутствии по меньшей мере одного катализатора, содержащего или состоящего из оксида алюминия или диоксида титана.According to another aspect, a method is proposed for the controlled catalytic conversion of 2-amino-4-methylthiobutyronitrile or 2-amino-4-methylselenobutyronitrile into 2-amino-4-methylthiobutyramide or 2-amino-4-methylselenobutyramide, respectively, wherein said conversion is carried out in the presence of at least one catalyst containing or consisting of aluminum oxide or titanium dioxide.
Изобретение и его преимущества далее проиллюстрированы примерами.The invention and its advantages are further illustrated by examples.
Пример 1: Получение метионина из AMTBN в присутствии TiOExample 1: Production of methionine from AMTBN in the presence of TiO 22 согласно изобретениюaccording to the invention
Реакция гидролиза AMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The AMTBN hydrolysis reaction and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 3][Him 3]
65 г AMTBN вводят с 1000 мл H2O в 1-литровый флакон с завинчивающейся крышкой. Раствор перемешивают при комнатной температуре с потоком азота (5 мл/мин), раствор вводят в трубчатый реактор, нагретый до 100 °С со скоростью потока 0,1 мл/мин (время контакта 10 мин) и содержащий 4 г TiO2 (анатаз, 150 м²/г, Norpro, ST 61120). Реакцию контролировали в течение 48 часов с помощью протонной ЯМР.65 g AMTBN were added with 1000 ml H2O to a 1 liter screw cap vial. The solution was stirred at room temperature with a nitrogen flow (5 ml/min), the solution was introduced into a tubular reactor heated to 100 °C with a flow rate of 0.1 ml/min (contact time 10 min) and containing 4 g TiO2 (anatase, 150 m2/g, Norpro, ST 61120). The reaction was monitored for 48 hours by proton NMR.
Конверсия AMTBN составляет более 90 %, выход метионина составляет в среднем 74 % со средней селективностью 81 %, а выход динитрила составляет в среднем 11 % со средней селективностью 12 %.The AMTBN conversion is over 90%, the methionine yield is on average 74% with an average selectivity of 81%, and the dinitrile yield is on average 11% with an average selectivity of 12%.
Пример 2: Получение метионина из AMTBN в присутствии TiOExample 2: Production of methionine from AMTBN in the presence of TiO 22 и аммиака согласно изобретению - Влияние удельной площади поверхности TiOand ammonia according to the invention - Effect of the specific surface area of TiO 22
Реакция гидролиза AMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The AMTBN hydrolysis reaction and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 4][Him 4]
2,1 TiO2 (в виде анатаза) с удельной площадью по БЭТ 90 м²/г2.1 TiO2 (as anatase) with a BET specific area of 90 m²/g
0,4 г TiO2 (в виде анатаза) (90 м²/г), затем 0,1 г AMTBN (98 %) вводят с 2 мл раствора аммиака при 28 мас.%. Раствор нагревали при 90 °С в течение 10 минут, после чего раствор фильтровали и анализировали с помощью протонного ЯМР.0.4 g TiO2 (as anatase) (90 m2/g), then 0.1 g AMTBN (98%) were introduced with 2 ml ammonia solution at 28 wt%. The solution was heated at 90 °C for 10 minutes, after which the solution was filtered and analyzed by proton NMR.
Выход метионина составляет 93 %, AMTBM - 1 %, а динитрила - 6 %.The yield of methionine is 93%, AMTBM is 1%, and dinitrile is 6%.
2,2 TiO2 (в виде анатаза) с удельной площадью по БЭТ 275 м²/г2.2 TiO2 (as anatase) with a BET specific area of 275 m²/g
0,4 г TiO2 (в виде анатаза) (275 м²/г), затем 0,1 г AMTBN (98 %) вводят с 2 мл раствора аммиака при 28 мас.%. Раствор нагревали при 90 °С в течение 10 минут, после чего раствор фильтровали и анализировали с помощью протонного ЯМР.0.4 g TiO2 (as anatase) (275 m2/g), then 0.1 g AMTBN (98%) were introduced with 2 ml ammonia solution at 28 wt%. The solution was heated at 90 °C for 10 minutes, after which the solution was filtered and analyzed by proton NMR.
Выход метионина составляет 95 %, AMTBM - 1 %, а динитрила - 4 %.The yield of methionine is 95%, AMTBM is 1%, and dinitrile is 4%.
Предпочтительным является катализатор TiO2, имеющий БЭТ по меньшей мере 90 %.Preferred is a TiO2 catalyst having a BET of at least 90%.
Пример 3: Получение метионина из AMTBN в присутствии легированного диоксида титана и аммиака согласно изобретениюExample 3: Preparation of methionine from AMTBN in the presence of doped titanium dioxide and ammonia according to the invention
В этом примере рассматривается использование TiO2, легированного цезием и стронцием, соответственно. Легирование проводили методом пропитки TiO2 гидроксидом цезия или гидроксидом стронция при содержании 4 мас.% цезия и стронция (неметаллического).This example considers the use of TiO 2 doped with cesium and strontium, respectively. The doping was performed by impregnating TiO 2 with cesium hydroxide or strontium hydroxide at a content of 4 wt.% cesium and strontium (non-metallic).
Раствор AMTBN концентрации 0,8 моль/л приводят в контакт с 5 г любого из легированных катализаторов в течение 10 минут при температуре 100 °С.A 0.8 mol/L AMTBN solution is brought into contact with 5 g of any of the doped catalysts for 10 minutes at 100 °C.
Результаты представлены в таблице 1 ниже.The results are presented in Table 1 below.
Пример 4: Получение метионина из AMTBN в присутствии диоксида титана и аммиака в соответствии с непрерывным способом согласно изобретениюExample 4: Production of methionine from AMTBN in the presence of titanium dioxide and ammonia according to the continuous process according to the invention
Реакция гидролиза AMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The AMTBN hydrolysis reaction and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 5][Him 5]
Катализатор представляет собой оксид титана, имеющий удельную площадь поверхности 150 м²/г.The catalyst is titanium oxide with a specific surface area of 150 m²/g.
5 г этого катализатора помещают в реактор, в котором прокачивается 0,1 моль/л водный раствор AMTBN со скоростью потока 0,2 мл/мин и поток аммиака 10 мл/мин. Температура реакции составляет 100 °С, а время контакта составляет 6 мин.5 g of this catalyst are placed in a reactor in which a 0.1 mol/L aqueous solution of AMTBN is pumped at a flow rate of 0.2 ml/min and an ammonia flow of 10 ml/min. The reaction temperature is 100 °C and the contact time is 6 min.
Результаты представлены в таблице 2 ниже.The results are presented in Table 2 below.
Наблюдается, что система является стабильной по конверсии и селективности, с высокой селективностью в отношении метионина (90 %), очень высокой конверсией AMTBN (96 %) и низкой селективностью в отношении других продуктов. Выход метионина и AMTBM составляет соответственно 86 % и 2 %.The system is observed to be stable in conversion and selectivity, with high selectivity for methionine (90%), very high conversion of AMTBN (96%) and low selectivity for other products. The yields of methionine and AMTBM are 86% and 2%, respectively.
Пример 4: Получение метионина из HMTBN в присутствии диоксида титана и диаммония гидрофосфата согласно изобретениюExample 4: Preparation of methionine from HMTBN in the presence of titanium dioxide and diammonium hydrogen phosphate according to the invention
Реакция гидролиза HMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The hydrolysis reaction of HMTBN and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 6][Him 6]
13,1 г HMTBN вводят с 1000 мл H2O в 1-литровый флакон с завинчивающейся крышкой. Раствор перемешивают при комнатной температуре с потоком азота, раствор вводят в трубчатый реактор, нагретый до 160 °С со скоростью потока 0,1 мл/мин (время контакта 10 мин) и содержащий 4 г TiO2 (анатаз, 150 м²/г, Norpro, ST 61120). Реакцию контролируют с помощью ВЭЖХ, выход метионина составляет 47 %.13.1 g HMTBN are introduced with 1000 ml H2O into a 1-liter screw-cap vial. The solution is stirred at room temperature with a nitrogen flow, the solution is introduced into a tubular reactor heated to 160 °C at a flow rate of 0.1 ml/min (contact time 10 min) and containing 4 g TiO2 (anatase, 150 m2/g, Norpro, ST 61120). The reaction is monitored by HPLC, the yield of methionine is 47%.
Пример 5: Получение метионина из HMTBN в присутствии диоксида титана и аммиака согласно изобретениюExample 5: Preparation of methionine from HMTBN in the presence of titanium dioxide and ammonia according to the invention
Реакция гидролиза HMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The hydrolysis reaction of HMTBN and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 7][Him 7]
13,1 г HMTBN вводят с 1000 мл H2O в 1-литровый флакон с завинчивающейся крышкой. Раствор перемешивают при комнатной температуре с потоком аммиака при скорости потока 100 мл/мин, раствор вводят в трубчатый реактор, нагретый до 90 °С со скоростью потока 0,1 мл/мин (время контакта 15 мин) и содержащий 6 г TiO2 (анатаз, 150 м²/г, Norpro, ST 61120). Реакцию контролируют с помощью ВЭЖХ, выход метионина составляет 80 %.13.1 g HMTBN are introduced with 1000 ml H2O into a 1 liter screw cap vial. The solution is stirred at room temperature with ammonia flow at a flow rate of 100 ml/min, the solution is introduced into a tubular reactor heated to 90 °C at a flow rate of 0.1 ml/min (contact time 15 min) and containing 6 g TiO2 (anatase, 150 m2/g, Norpro, ST 61120). The reaction is monitored by HPLC, the yield of methionine is 80%.
Пример 6: Получение метионина в присутствии диоксида титана из HMTBN, но без источника аммиака, согласно известному уровню техникиExample 6: Preparation of methionine in the presence of titanium dioxide from HMTBN but without an ammonia source according to the prior art
Реакция гидролиза HMTBN и условия, в которых она проводится, описаны на диаграмме ниже.The hydrolysis reaction of HMTBN and the conditions under which it is carried out are described in the diagram below.
[Хим 8][Him 8]
13,1 г HMTBN вводят с 1000 мл H2O в 1-литровый флакон с завинчивающейся крышкой. Раствор перемешивают при комнатной температуре с потоком азота, раствор вводят в трубчатый реактор, нагретый до 160 °С со скоростью потока 0,1 мл/мин (время контакта 10 мин) и содержащий 4 г TiO2 (анатаз, 150 м²/г, Norpro, ST 61120). Реакцию контролируют с помощью ВЭЖХ, выход HMTBA составляет 1 %, а метионина - 15 %.13.1 g HMTBN are added with 1000 ml H2O in a 1 liter screw cap vial. The solution is stirred at room temperature with a nitrogen flow, the solution is introduced into a tubular reactor heated to 160 °C with a flow rate of 0.1 ml/min (contact time 10 min) and containing 4 g TiO2 (anatase, 150 m2/g, Norpro, ST 61120). The reaction is monitored by HPLC, the yield of HMTBA is 1%, and methionine is 15%.
Сравнение результатов примеров 4-5 согласно изобретению с результатами, полученными в способе, осуществляемом без аммиака или соли аммония в примере 6, демонстрирует значительное улучшение характеристик получения метионина в способе согласно изобретению. Такая же польза наблюдается при производстве селенометионина.A comparison of the results of Examples 4-5 according to the invention with the results obtained in the process carried out without ammonia or ammonium salt in Example 6 demonstrates a significant improvement in the characteristics of methionine production in the process according to the invention. The same benefit is observed in the production of selenomethionine.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FRFR2010881 | 2020-10-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2841085C1 true RU2841085C1 (en) | 2025-06-02 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393757A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of alpha-amino acid |
| WO2007034066A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Adisseo France S.A.S. | Continuous synthesis of methionine from 2-hydroxy-4-(methylthio)butyronitrile, co2, nh3 and h2o without the isolation of intermediate products |
| RU2355678C2 (en) * | 2003-04-09 | 2009-05-20 | Дегусса Аг | Method of obtaining ammonium salt of 2-hydroxy-4-methylthiobutyric acid |
| US20170275247A1 (en) * | 2014-09-26 | 2017-09-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing methionine |
| EP3689851A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-05 | Evonik Operations GmbH | Salt-free production of methionine from methionine nitrile |
| WO2020161067A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | Evonik Operations Gmbh | Process for the preparation of methionine |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393757A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-18 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of alpha-amino acid |
| RU2355678C2 (en) * | 2003-04-09 | 2009-05-20 | Дегусса Аг | Method of obtaining ammonium salt of 2-hydroxy-4-methylthiobutyric acid |
| WO2007034066A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-29 | Adisseo France S.A.S. | Continuous synthesis of methionine from 2-hydroxy-4-(methylthio)butyronitrile, co2, nh3 and h2o without the isolation of intermediate products |
| US20170275247A1 (en) * | 2014-09-26 | 2017-09-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing methionine |
| EP3689851A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-05 | Evonik Operations GmbH | Salt-free production of methionine from methionine nitrile |
| WO2020161067A1 (en) * | 2019-02-04 | 2020-08-13 | Evonik Operations Gmbh | Process for the preparation of methionine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0227461B1 (en) | Process for preparing cyclic amines | |
| AU592431B2 (en) | Improved silver catalyst | |
| RU2281936C2 (en) | Method for production of diethylene triamine and other linear polyethylene polyamines | |
| JPH10174875A (en) | Amination catalyst for alkylene oxide, alcohol, aldehyde and ketone and its production | |
| JPH0659405B2 (en) | Reinforced nickel catalyst composition for amination | |
| CN104169259B (en) | Production of caprolactam from adipic acid | |
| CN113396142B (en) | Salt-free production of methionine from methionine nitrile | |
| CN112125814A (en) | Method for preparing monoisopropanolamine | |
| JP5062647B2 (en) | Method for producing amines | |
| US4973692A (en) | Aminoethylethanolamine producers composition and method for producing same | |
| RU2841085C1 (en) | Method of producing methionine | |
| EP2943477B1 (en) | Epoxidation process with post-conditioning step | |
| TWI893233B (en) | Method for producing methionine | |
| US4977266A (en) | Aminoethylethanolamine and ethylenediamine producers composition and method for producing same | |
| US20120259132A1 (en) | Process to prepare an ethanol-derivate | |
| CN116829536B (en) | Methods for producing methionine | |
| US5508465A (en) | Preparation of aliphatic alpha, omega-aminonitriles in the gas phase | |
| JP6242876B2 (en) | Process for producing mono-N-alkyl-piperazine | |
| JP7098749B2 (en) | Dehydration and amination of alpha-, beta-dihydroxycarbonyl compounds to alpha-amino acids | |
| CN101356150A (en) | Process for the continuous preparation of primary aromatic amines | |
| US5068329A (en) | Aminoethylethanolamine producers composition and method for producing same | |
| RU2841154C1 (en) | Method for catalytic production of methionine analogue | |
| CN106866583B (en) | A kind of preparation method of two (2- ethoxy) piperazines | |
| JP2002003431A (en) | Method for producing aldehyde | |
| EP1200389A1 (en) | Process for preparing betaines |