(57)【要約】【課題】副生硫酸エステルが低減された高品質の４−メチル−２−ヒドロキシ酪酸を製造する方法を提供する。【解決手段】下記工程（１）〜（４）、（１）：２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルを硫酸存在下に加水分解反応させる工程、（２）：工程（１）で得られた反応混合物を２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む油層と水層とに分離する工程、（３）：工程（２）で得られた油層を濃縮する工程、及び（４）：工程（３）で得られた濃縮物を熱処理する工程、により、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（１）〜（４）、
（１）：２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルを硫酸存在下に加水分解反応させる工程、
（２）：工程（１）で得られた反応混合物を２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む油層と水層とに分離する工程、
（３）：工程（２）で得られた油層を濃縮する工程、及び
（４）：工程（３）で得られた濃縮物を熱処理する工程、
から構成されることを特徴とする２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の製造方法。
【請求項２】
工程（３）で得られた濃縮物を水と混合して水分５〜１５重量％に調整した後、工程（４）の熱処理に付す請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
工程（４）の熱処理温度が７０℃以上である請求項１又は２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物用飼料添加物等として有用な２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を製造する方法として、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルを硫酸の存在下に水和・加水分解反応させる方法が知られている（例えば、特許文献１〜１３参照）。この製法では通常、加水分解反応混合物を油水分離させた後、油層を濃縮することにより、製品の４−メチル−２−ヒドロキシ酪酸が得られている。
【特許文献１】欧州特許第０１４２４８８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０１４３１００号明細書
【特許文献３】欧州特許第０３３０５２７号明細書
【特許文献４】国際公開第９６／０１８０９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第９６／４０６３０号パンフレット
【特許文献６】国際公開第００／０２８５２号パンフレット
【特許文献７】国際公開第００／０２８５３号パンフレット
【特許文献８】国際公開第００／４６１９０号パンフレット
【特許文献９】国際公開第０２／０８１８１号パンフレット
【特許文献１０】特開平１０−３０６０７２号公報
【特許文献１１】特開２００１−２２６３４４号公報
【特許文献１２】特開２００２−２５５９２７号公報
【特許文献１３】特開２００２−２９３７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の方法では、油層を濃縮する際、４−メチル−２−ヒドロキシ酪酸が、油層中に少量含まれる硫酸根と脱水縮合して、硫酸エステル（硫酸１−カルボキシ−３−メチルチオプロピル）が副生し、これが製品の品質上、問題となることがあった。そこで、かかる問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、油層の濃縮後に熱処理を行うことにより、副生硫酸エステルが低減され、高品質の４−メチル−２−ヒドロキシ酪酸が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち本発明は、下記工程（１）〜（４）、
（１）：２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルを硫酸存在下に加水分解反応させる工程、
（２）：工程（１）で得られた反応混合物を２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む油層と水層とに分離する工程、
（３）：工程（２）で得られた油層を濃縮する工程、及び
（４）：工程（３）で得られた濃縮物を熱処理する工程、
から構成される２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、副生硫酸エステルが低減された高品質の４−メチル−２−ヒドロキシ酪酸を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明では、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルを原料に用い、これを硫酸の存在下に加水分解反応させることにより、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む反応混合物を得る［工程（１）］。この反応では、硫酸アンモニウムや重硫酸アンモニウムが生成するため、これら硫酸のアンモニウム塩も反応混合物に含まれる。硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの生成比は、硫酸の使用量や反応率等により異なる。
【０００７】
原料の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルは、例えば、アクロレインとメチルメルカプタンを反応させて、３−メチルチオプロピオンアルデヒドを得、これをシアン化水素と反応させることにより、調製することができる。
【０００８】
２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルの加水分解反応は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルから２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチルアミドへの水和反応と、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチルアミドから２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸への加水分解反応からなる。両反応は、併せて単一の操作により、所謂一段階で行ってもよいが、それぞれ最適条件が異なることから、主に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルから２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチルアミドへの水和反応を行うための一段目反応と、主に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチルアミドから２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸への加水分解反応を行うための二段目反応とに分けて、二段階で行うのが好ましい。
【０００９】
一段目反応は通常４０〜７０℃の温度で行われる。硫酸の使用量は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル１モルに対し、通常０．５〜１モルであり、水の使用量は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル１００重量部に対し、通常２０〜７０重量部である。また、硫酸の使用量が、水の使用量１００重量部に対し、１００〜２５０重量部となるように、両者の使用量を調整するのがよい。
【００１０】
二段目反応は、通常、一段目反応で得られた反応混合物に、水及び必要により硫酸を追加混合して、９０〜１３０℃の温度で行われる。水の追加量は、一段目反応の水の使用量との和として、原料の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル１００重量部に対し、通常５０〜２００重量部である。また、一段目反応の硫酸の使用量と硫酸の追加量との和が、一段目反応の水の使用量と水の追加量との和１００重量部に対し、４０〜１００重量部となるように、水及び硫酸の追加量を調整するのがよい。
【００１１】
加水分解反応により得られた２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む反応混合物は、次いで２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む油層と水層とに分離される［工程（２）］。加水分解反応により、反応混合物が油水２層の混合物でなく、均一溶液として得られる場合は、例えば、濃縮、水と分液可能な有機溶媒の混合、塩基の混合等の処理により、油水２層の混合物とした後、油水分離すればよい。一方、反応混合物が油水２層の混合物として得られる場合は、そのまま油水分離してもよいし、上記と同様に、例えば、濃縮、水と分液可能な有機溶媒の混合、塩基の混合等の処理により、油水分離性を高めてから、油水分離してもよい。いずれの場合でも、特に塩基と混合する処理を行うと、塩析効果により、油水分離性や２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の油層への分配比率が向上して、好ましい。
【００１２】
上記塩基としては、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような水酸化物、炭酸ナトリムや炭酸カリウムのような炭酸塩、重炭酸ナトリウムや重炭酸カリウムのような重炭酸塩、アンモニア等が用いられる。塩基の使用量は、加水分解反応混合物に含まれる重硫酸アンモニウム１モルに対し、通常０．５〜１．２モルである。
【００１３】
油水分離の際、水層中に硫酸塩が析出していることがあるが、その場合、そのまま油水分離してもよいし、加温して硫酸塩を溶解させた後に油水分離してもよいし、濾過やデカンテーション等により硫酸塩を除去した後に油水分離してもよい。油水分離の温度は通常３０〜１２０℃である。
【００１４】
油水分離により得られた２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む油層は、次いで濃縮される［工程（３）］。これにより、油層に含まれる水、及び有機溶媒を用いた場合には該有機溶媒等、揮発成分が留去され、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の濃度が高められる。この濃縮は通常１〜２０ｋＰａの減圧下に、５０〜１２０℃の温度で行われる。
【００１５】
上記油層の濃縮においては、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸が、油層中に少量含まれる硫酸根と脱水縮合して、硫酸エステル（硫酸１−カルボキシ−３−メチルチオプロピル）が副生し、これが製品の品質上、問題となることがある。そこで、本発明では、この副生硫酸エステルを低減させるため、油層の濃縮後に、熱処理を行う［工程（４）］。なお、このように熱処理により副生硫酸エステルが低減されるのは、該副生硫酸エステルは、濃縮物中に含まれる水により加水分解され、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸と硫酸に変換されるが、この加水分解が熱処理により促進されるためと考えられる。
【００１６】
熱処理の温度は、通常７０℃以上、好ましくは７５℃以上であり、また通常１１０℃以下、好ましくは９０℃以下である。熱処理の時間は、通常３〜４８時間であり、熱処理の時間が長いほど、副生硫酸エステルがより低減され、また熱処理の温度が高いほど、熱処理の時間が短くてもよい傾向にある。また、熱処理は常圧下、減圧下、加圧下のいずれで行ってもよい。
【００１７】
なお、工程（４）の熱処理は、工程（３）の濃縮とは構成上、区別され、したがって、該熱処理は、濃縮物から水等の揮発成分が留去されないように行う。例えば、濃縮物から水が蒸発するような温度・圧力条件で行う場合は、冷却器を設けて蒸発した水を凝縮させ、凝縮水が濃縮液に戻されるよう、還流条件で行う必要がある。
【００１８】
上記熱処理に付される濃縮物は、水と混合してその水分を５重量％以上にしておくのが、副生硫酸エステルを効果的に低減できて望ましいが、あまり水分が多いと、熱処理後に得られる製品が、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸含量の低いものとなるので、水分は１５重量％以下とするのがよい。また、濃縮物中に硫酸塩等の不溶物が存在する場合は、該不溶物を濾過により除去した後、熱処理を行うのがよい。
【００１９】
こうして得られる高品質の２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸は、動物用飼料添加物等として好適に用いられる。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれによって限定されるものではない。例中、含有量を表す％は特記ない限り重量基準である。
【００２１】
実施例
２Ｌの四つ口フラスコに、９４．５％２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル６９４．３５ｇ（５モル）と６３％硫酸水溶液５４４．０１ｇとを、５５℃にて３０分かけて併注混合し、この混合物をさらに５０℃にて１時間保持した。この中に、６３％硫酸水溶液３ｇ、及び水５７４．７５ｇを加え、内容物を４時間加熱還流（内温１０９℃）させた後、低沸点成分３６．３２ｇを留去して、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を含む反応液１７７９．７９ｇを得た。
【００２２】
この反応液３８０ｇに、４８％水酸化ナトリウム水溶液２４．９３ｇを１００〜１１０℃にて加えた後、同温度で１．５時間保持し、次いで、同温度で油水分離して、油層２５２．４４ｇと水層１４８．６５ｇを得た。この油層を１００℃にて、３０ｍｍＨｇ（３．９ｋＰａ）の減圧下に、１時間かけて濃縮し、固形物（硫酸塩）を含む濃縮液１８２．４ｇを得た。この濃縮液を濾過して固形物を濾別し、得られた濾液１２２．８ｇに水１３．７ｇを加えた。この液を高速液体クロマトグラフィーで分析した結果、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸の含量は６８．１３％、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸２分子が脱水縮合した化合物（２種のジアステレオマー）の含量は２０．０７％（１０．７９％及び９．２８％）であり、２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸に対する、副生硫酸エステル（硫酸１−カルボキシ−３−メチルチオプロピル）の割合は、クロマトグラムのピーク面積比で３．６２６×１０-3あった。また、この液をカールフィッシャー法で分析した結果、水分は１０．８４％であった。次いで、この液を８０℃にて２４時間熱処理したところ、上記ピーク面積比は、３時間、６時間、１０時間及び２４時間経過時で、夫々１．９２７×１０-3、１．１５３×１０-3、０．６１６×１０-3、０．１４９×１０-3と減少していった。