CH381701A - Verfahren zur Herstellung von Methionin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von MethioninInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Methionin
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Methionin, wobei ein sehr reines Produkt unter Anwendung eines einfacheren Arbeitskreislaufes und in höheren Ausbeuten als bei den bisher bekannten Verfahren erhalten wird.
Es sind Verfahren zur Herstellung von Methionin bekannt, wobei vom lI-Methyl-mercaptopropion- aldehyd ausgegangen wird.
Es wird zunächst das Cyanhydrin hergestellt und dann durch Einwirkung von Ammoniak eine OH Gruppe des Reaktionsproduktes durch eine Aminogruppe ersetzt. Es wird somit in zwei Verfahrensschritten das Methioninnitril erhalten und aus diesem durch Verseifung das Methionin hergestellt (erste Art).
Es sind auch andere Verfahren bekannt, bei welchen Methioninnitril in einer einzigen Stufe erhalten wird und wobei aS-Methyl-mercaptopropion- aldehyd in einer wässerigen Alkohollösung mit Natriumcyanid, einem Ammoniumsalz und einem Überschuss an Ammoniak umgesetzt wird. Aus dem Methioninnitril wird das Methionin wieder durch Verseifung erhalten (zweite Art).
Folgende Reaktionsschemen liegen der Reaktion nach der ersten Art zu Grunde:
EMI1.1
gemäss
USA-Patentschrift Nr. 2 485 236 (1949),
USA-Patentschrift Nr. 2 542 768 (1951),
USA-Patentschrift Nr. 2 564 105 (1951).
Das Cyanhydrin wird durch Addition von Cyanwasserstoffsäure zu 8-Methylmercapto-propionaldehyd in Anwesenheit einer schwach alkalischen Substanz, wie Pyridin, erhalten.
Bei der zweiten Stufe der Herstellung wird Ammoniak mit einer Temperatur von 80-90o C und einem Druck von 40 bis 50 atm. in einem Verhältnis von 10-30 MolenlMol Cyanhydrin verwendet.
Unter diesen Bedingungen findet die Reaktion in 15 Min. statt, während sie bei Raumtemperatur 12 bis 15 Stunden benötigen würde. Durch saure Verseifung wird Methionin mit einer Endausbeute von ungefähr 75 O/o erhalten.
Bei den Verfahren der zweiten Art wird das Aminonitril in einer einzigen Stufe gemäss folgender Gleichung erhalten:
EMI1.2
D. O. Holland beschreibt in J. Chem. Soc. (1952), S. 3403-3409, ein Verfahren zur Herstellung von Methioninnitril, wobei in einer mit Ammoniak gesättigten Alkohol-Wasser-Mischung (13-14 Mole Ammoniak (Mol Aldehyd) Natriumcyanid und Ammon- chlorid in äquimolaren Mengen gelöst werden, worauf nach und nach der Aldehyd zugesetzt und die Temperatur bei 15-20 C gehalten wird. Die Mischung wird dann gerührt und mehr als 12 Stunden reagieren gelassen.
In der USA-Patentschrift Nr. 2 732 400 (1956) wird ein Verfahren beschrieben, wobei ss-Methylmercaptopropionaldehyd mit einem Alkalicyanid (NaCN) und mit einem Ammonsalz (NH4CI) in einer mit Ammoniak gesättigten Alkohol-Wasser-Mischung umgesetzt wird. Hierbei liegt Ammoniak in einem grossen Überschuss von 3-15 Molen/Mol Aldehyd vor.
Die Reaktion findet bei Raumtemperatur in einigen Stunden statt. Nach Ende der Reaktion wird der Alkohol bei einer Temperatur von nicht mehr als 350 C im Vakuum abdestilliert. Im Reaktionsgefäss bleiben zwei Schichten zurück: Die obere ölige Schicht, welche das Methioninnitril enthält, und eine untere wässrige Schicht, welche die Salze enthält.
Das Methioninnitril wird hierauf von der wässrigen Salzlösung durch Extraktion mit Äther oder Chloroform abgetrennt, und hierauf wird das Lösungsmittel abdestilliert. Das so erhaltene Methioninnitril wird dann mit einer Alkohol-Wasser-Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxyd verseift, und nach Neutralisation mit Essigsäure wird das Methionin ausgefällt. Die Ausbeute beträgt 63 /o, bezogen auf das fl-l'Iethyl-mercaptopropionaldehyd.
Gemäss dieser Patentschrift ist es ebenfalls möglich, die Verseifung des Nitrils direkt durch Zusatz von Natriumhydroxyd, Wasser und Methanol zur Reaktionslösung durchzuführen. Dieser Verfahrensschritt dauert 19 Min. bei Siedetemperatur, und es wird anschliessend mit Essigsäure neutralisiert, wobei Methionin in einer Ausbeute von 480/0, bezogen auf den ss-Methylmercaptopropionaldehyd, abgetrennt wird.
Es wurde nun gefunden, dass gegenüber den oben geschilderten Verfahren beträchtliche Vorteile erhalten werden können, wenn man zur Herstellung von Methionin und Methioninnitril wasserfreien flüssigen Ammoniak (vorzugsweise bei einem Temperaturbereich zwischen - 10 und 50O C, insbesondere zwischen 10 und 256C) als Lösungsmittel und Reaktionsmedium für die Substanzen verwendet, welche bei der Herstellung des Methioninnitrils miteinander umgesetzt werden.
Es sind dies 6-Methyl-mercapto- propionaldehyd sowie Cyanwasserstoffsäure oder Mischungen von löslichen Cyaniden mit Ammonsalzen, welche in Gegenwart von flüssigem Ammoniak unter den angegebenen Bedingungen in einer einzigen Verfahrensstufe zur Bildung von Methioninnitril führen.
Nach Ende der Reaktion kann der Ammoniak überschuss abgedampft werden. Wenn das Verfahren mit Ammoniumcyanid (aus HCN-t-NHS) durchgeführt wurde, bleiben das Nitril und Wasser als Abdampfrückstand über, während bei Verwendung von Alkali- oder Erdalkalicyaniden und Ammoniumsalzen der Rückstand aus dem Nitril und einer wässrigen Lösung der anorganischen Salze besteht.
In beiden Fällen kann Methioninnitril mit fast quantitativen Ausbeuten erhalten werden.
Bei diesem Verfahren braucht weder das Cyanhydrin in einem getrennten Verfahrensschritt hergestellt zu werden, noch treten Schwierigkeiten auf, welche sich bei der Abtrennung des Nitrils aus der Alkohol-Wasser-Lösung mit einem Überschuss an Ammoniak ergeben. Der erfindungsgemäss verwendete flüssige Ammoniak kann bei Raumtemperatur abdestilliert werden. Das Methioninnitril wird durch saure Hydrolyse in Methionin übergeführt, darauf wird mit Ammoniak neutralisiert, und das rohe Methionin wird nach den hierfür üblichen Verfahren gereinigt.
Es wurde weiterhin gefunden, dass bei der Herstellung von ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd, was die erste Stufe im Verfahrenszyklus zur Herstellung von Methionin bildet, an Stelle der gewöhnlich bei der Reaktion zwischen Methylmerkaptan und Acrolein verwendeten Substanzen vorteilhafterweise Ammoniummercaptid als Katalysator verwendet werden kann. Der Vorteil besteht darin, dass bei der Abtrennung von ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd der Ammoniak des Ammoniummercaptids leicht durch eine einzige Destillation abgetrennt werden kann. Es besteht weiterhin der Vorteil, dass keine Substanzen ausser den reagierenden Substanzen zugefügt werden, wodurch das Verfahren besonders vorteilhaft ist, auch wenn der ss-Methyl-mercapto propionaldehyd bei der Herstellung von Methionin verwendet wird.
Es ist äusserst überraschend und konnte nicht vorhergesehen werden, dass bei Verwendung von Ammoniummercaptid gute Ergebnisse erhalten werden können, da bekannt ist, dass starke Basen einen negativen Einfluss auf die Reaktion ausüben, da der ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd durch stark alkalische Substanzen polymerisiert wird; es wurden daher, da diese Reaktion bekannt war, stets schwache Basen verwendet.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von Methionin können gegenüber den bekannten Verfahren folgende Vorteile erhalten werden: Besonders hohe Ausbeuten, und zwar 80-90 /o bezogen auf den ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd; eine hohe Reinheit des Endproduktes, das heisst ein Methioningehalt von 99-99,2 O/o, und schliesslich weitgehende Vereinfachung des Arbeitskreislaufes bei günstigen Mengenverhältnissen der verwendeten Rohmaterialien. Es wird angenommen, dass die gute Ausbeute und die hohe Reinheit des Endproduktes darauf zurückzuführen sind, dass bei der Verwendung von flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel das Ni tril schnell bei niedriger Temperatur durch Abdampfen des Ammoniaks erhalten wird.
Im Gegensatz hierzu erreicht bei den bekannten Verfahren das Nitril während des Arbeitszyklus wesentlich höhere Temperaturen oder Temperaturen nahe den Raumtemperaturen während längerer Zeit, woraus sich Veränderungen dieses Zwischenproduktes ergeben und dadurch die Endausbeute an Methionin ungünstig beeinflusst wird.
Beispiel 1
In einen auf 5o C gekühlten Glaskolben werden gleichzeitig 2 Mole flüssiges Methylmercaptan und 0,3 Gew.O/o Ammoniumsalz des gleichen Mercaptans eingeführt (an Stelle des letzteren kann auch direkt wasserfreies Ammoniakgas eingeführt werden).
Der Inhalt des Kolbens wird gerührt, die Temperatur wird bei 5o C gehalten, und es wird 1 Mol frisch destilliertes und stabilisiertes Acrolein langsam der Mischung zugesetzt; die Reaktionszeit beträgt 1 Stunde.
Der Überschuss an Methylmercaptan wird dann abdestilliert, und es werden als Rückstand 107 g technisch reiner ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd erhalten. Das erhaltene Produkt wird bei 60"C und 12 mm Hg destilliert, wobei 101 g reiner ss-Methylmercaptopropionaldehyd erhalten werden, Kp 12 = 600 C, n 2r0 = 1,4811.
0,85 1 flüssiger wasserfreier Ammoniak, 1,1 Mole Natriumcyanid und 1,2 Mole Ammonchlorid werden in einen Autoklaven eingebracht.
Die Mischung wird bewegt, und es wird 1 Mol ;-Methyl-mercaptopropionaldehyd zugesetzt.
Hierauf wird der Autoklav geschlossen, 90 Min. lang auf Raumtemperatur gebracht, und hierauf wird immer noch bei Raumtempertaur der Ammoniak abgelassen. Es hinterbleibt ein Rückstand, der aus Methioninnitril und aus einer gesättigten Lösung der Salze besteht. Das Methioninnitril wird von den Salzen abfiltriert.
Beispiel 2
In einen Autoklaven werden 1,8 Mole HCN und 2 1 flüssiger Ammoniak eingebracht. Unter Rühren werden dann 1,5 Mole ss-Methyl-mercaptopropion- aldehyd der Mischung zugesetzt.
Der Autoklav wird geschlossen, 90 Min. lang auf Raumtemperatur gebracht, und hierauf wird, immer noch bei Raumtemperatur, der Ammoniak abgelassen. Das in nahezu quantitativer Ausbeute erhaltene Methioninnitril hinterbleibt gleichzeitig mit dem Reaktionswasser als Rückstand.
Beispiel 3
0,85 1 flüssiger wasserfreier Ammoniak, 1,1 Mole Natriumcyanid und 1,2 Mole Ammonchlorid werden in einen Autoklaven eingebracht. Die Mischung wird bewegt, und hierauf wird 1 Mol ss-Methyl-mercapto- propionaldehyd, hergestellt gemäss Beispiel 1, zugesetzt. Der Autoklav wird nun geschlossen, 11/2 Stunden auf Raumtemperatur gebracht und der Ammoniak abgelassen.
Das in nahezu quantitativer Ausbeute erhaltene Methioninnitril hinterbleibt gleichzeitig mit Wasser und den Reaktionssalzen als Rückstand und wird davon abfiltriert. Das filtrierte Produkt wird tropfenweise unter starkem Rühren in eine Lösung von 196 g konzentrierter Schwefelsäure und 180 g Wasser gegossen; dabei wird die Temperatur durch Kühlen bei 25 C gehalten.
Hierauf wird die Mischung 11/2 Stunden lang gekocht.
Nach Abkühlen wird eine 150/oige wässrige Ammoniaklösung zugesetzt und der pH auf 6 gebracht; es fällt ein farbloses Methionin zusammen mit einer ungefähr gleichen Menge Ammonsulfat aus.
Das Produkt wird abfiltriert und am Filter mit der Mutterlauge von einer vorhergehenden Kristallisation von Methionin gewaschen. Es werden so 130 g technisch reines Methionin erhalten. Diese werden in 1-1,2 1 kochender Mutterlauge von der vorhergehenden Kristallisation gelöst.
Zu dieser Lösung wird Aktivkohle zugesetzt, die Mischung wird 14 Stunde weitergekocht, abfiltriert und bei Raumtemperatur kristallisieren gelassen.
Es werden so 128,5 g Methionin mit einer Reinheit von 99,20/0. erhalten, was einer Ausbeute (bezogen auf den ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd) von 85 O/o der Theorie entspricht.
Beispiel 4
1,8 Mole Cyanwasserstoffsäure und 2 1 flüssiger Ammoniak werden in einen Autoklaven eingebracht.
Die Mischung wird gerührt, und es werden dann 1,5 Mole ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd ausgesetzt.
Der Autoklav wird geschlossen, ll/2 Stunden auf Raumtemperatur gebracht, und hierauf wird der Ammoniak abgelassen.
Das Methioninnitril (welches in fast quantitativer Ausbeute erhalten wurde) hinterbleibt als Rückstand zusammen mit dem Reaktionswasser; es wird tropfenweise in eine Lösung von 294 g Schwefelsäure in 270 g Wasser gebracht; hierbei wird heftig gerührt und die Temperatur durch Kühlen bei 25"C gehalten.
Hierauf wird die Mischung 11/2 Stunden lang gekocht.
Nach Kühlen wird mit einer 150/oigen wässrigen Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 6 neutralisiert. Es fällt ein fast farbloses Methionin gleichzeitig mit Ammonsulfat in fast gleichem Verhältnis aus.
Das Produkt wird abfiltriert und am Filter mit Mutterlauge von einer vorhergehenden Kristallisation von technisch reinem Methionin gewaschen. Es werden so 195 g technisch reines Methionin erhalten, die in 1,5-1,7 1 kochender Muttrerlauge von vorhergehenden Kristallisationen gelöst werden. Es wird Aktivkohle zugesetzt, die Mischung wird 14 Stunde lang gekocht, dann filtriert und schliesslich bei Raumtemperatur kristallisieren gelassen.
Es werden so 193 g Methionin mit 99,20/oiger Reinheit erhalten, was einer Ausbeute (bezogen auf ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd) von 850/0 der Theorie entspricht.
Literatur: - E. Cohn - A. 240, 279 (1887).
- J. Herb - A. 288, 10 (1890).
- L. Chardonnes, W. Schlapback, Helv. Chem.
A. 29, 1413 (1946).
- R. Adams, A. Thal. Org. Synth. Coll. Vol. I,
427 (1952).
- Houben Weyl - Methoden der organischen
Chemie, Band VIII, Seiten 431 und 432.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von sehr reinem Methionin mit hoher Ausbeute, wobei zunächst Methioninnitril hergestellt, dieses einer sauren Hydrolyse unterworfen, das hydrolysierte Produkt mit Ammoniak neutralisiert und das rohe Methionin nach einer vorhergehenden Behandlung mit Aktivkohle aus Wasser umkristallisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger wasserfreier Ammoniak als Lösungsmittel und Reaktionsmedium verwendet wird, um aus Methyl-mercaptopropionaldehyd und Cyanwasserstoffsäure oder aus Methyl-mercaptopropionaldehyd löslichen Cyaniden und Ammonsalzen in einer einzigen Verfahrensstufe das Methioninnitril zu erhalten.UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Methioninnitril durch Reaktion von ss-Methyl-mercaptopropionaldehyd mit Ammoniumcyanid oder Mischungen von Alkali- oder Erdalkalicyaniden mit Ammoniumsalzen unter Verwendung von flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel und Reaktionsmedium bei einer Temperatur zwischen -10 und 500 C, vorzugsweise zwischen 10 und 250 C, erhalten wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT181559 | 1959-02-04 | ||
| IT1721059 | 1959-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH381701A true CH381701A (de) | 1964-09-15 |
Family
ID=26325179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH117760A CH381701A (de) | 1959-02-04 | 1960-02-03 | Verfahren zur Herstellung von Methionin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH381701A (de) |
-
1960
- 1960-02-03 CH CH117760A patent/CH381701A/de unknown
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