(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）：２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和反応させる工程、
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られた反応液に含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを硫酸存在下に加水分解反応させる工程、
（Ｃ）：工程（Ｂ）で得られた反応液に含まれる水の１０〜８０重量％を留去することにより該反応液を濃縮する工程、および
（Ｄ）：工程（Ｃ）で得られた濃縮液を２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含む油層と水層とに分離する工程
を含むことを特徴とする２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法。
【請求項２】
工程（Ｃ）における濃縮時の温度が２０〜１００℃であり、かつ圧力が０．００１〜０．１ＭＰａである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
（Ｅ）：工程（Ｄ）で分離された油層をアンモニアと混合し、得られた混合液から不溶物を除去する工程
を含む請求項１または２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飼料添加物等として有用である２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法に関する。詳しくは、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和、加水分解反応させることにより、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法として、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを水和反応させ、生成した２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを加水分解反応させる方法が知られている。例えば、特公平５−１７８７号公報には、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和、加水分解反応させた後、反応液から２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸をイソブチルメチルケトンのような有機溶媒で抽出する方法が記載されている。また、米国特許第４９１２２５７号明細書には、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和、加水分解反応させた後、反応液をアンモニアで中和することにより塩析効果で油水分離させ、油層から２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を回収する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平５−１７８７号公報の方法では、多量の有機溶媒を用いるため、コストの増加や容積効率の低下を招くと共に、製品や排水からの有機溶媒の除去操作を必要とする。また、上記米国特許第４９１２２５７号明細書に記載の方法では、有機溶媒を用いる必要がないものの、油水の分液性が悪く、操作性や回収効率が十分でない。本発明の目的は、上記問題点を解決して、操作性良く効率的に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を製造する方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討の結果、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和、加水分解反応をさせた後、得られた反応液を濃縮して油水分離させることにより、有機溶媒やアンモニアのような他の成分を用いなくとも、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、
（Ａ）：２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸存在下に水和反応させる工程、
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られた反応液に含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを硫酸存在下に加水分解反応させる工程、
（Ｃ）：工程（Ｂ）で得られた反応液を濃縮する工程、および
（Ｄ）：工程（Ｃ）で得られた濃縮液を２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含む油層と水層とに分離する工程
を含む、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法に係るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、原料として２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを用い、これを硫酸存在下に水和反応させることにより、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを含む反応液を得ることができる［工程（Ａ）］。原料の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルは、例えば、アクロレインをメチルメルカプタンと反応させて、３−メチルチオプロピオンアルデヒドとし、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。
【０００７】
工程（Ａ）の反応におけるに硫酸の使用量は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１モルに対して、通常０．５５〜０．８５モル、好ましくは０．６〜０．８モルの範囲である。また、工程（Ａ）の反応における水の使用量は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１００重量部に対して、通常１５〜８０重量部、好ましくは２０〜６０重量部の範囲である。
【０００８】
工程（Ａ）の反応は、反応速度の観点から、硫酸の中に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを供給することにより行うのが好ましく、このとき、水については、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを供給する前に硫酸と混合しておいてもよいし、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルと共に硫酸の中に供給してもよいし、一部を２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを供給する前に硫酸と混合しておき、一部を２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルと共に硫酸の中に供給してもよい。
【０００９】
工程（Ａ）の反応温度は、通常４０〜７０℃の範囲であり、反応時間は、通常１〜３時間の範囲である。また、工程（Ａ）の反応は、通常、常圧付近で行われるが、必要に応じて、加圧または減圧条件下に行なってもよい。
【００１０】
工程（Ａ）で得られた反応液に含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを硫酸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−メチルチオブタン酸を含む反応液を得ることができる［工程（Ｂ）］。該反応は、通常、工程（Ａ）で得られた反応液を、必要に応じて、水および／または硫酸と混合した後、工程（Ａ）より高い温度で処理することにより行うのが好ましい。
【００１１】
工程（Ｂ）において、工程（Ａ）で得られた反応液を水と混合する場合、その量は、工程（Ａ）における水の使用量との和として、原料に用いた２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１００重量部に対して、通常１１０〜３３０重量部、好ましくは１３０〜２３０重量部の範囲である。また、工程（Ｂ）において、工程（Ａ）で得られた反応液を硫酸と混合する場合、その量は、工程（Ａ）における硫酸の使用量との和として、原料に用いた２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１モルに対して、通常０．５５〜０．８５モル、好ましくは０．６〜０．８モルの範囲である。
【００１２】
工程（Ｂ）の反応温度は、通常９０〜１３０℃の範囲であり、反応時間は、通常２〜６時間の範囲である。また、工程（Ｂ）の反応は、通常、常圧付近で行われるが、必要に応じて、加圧または減圧条件下に行なってもよい。
【００１３】
工程（Ｂ）で得られた２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含む反応液を濃縮することにより、該反応液に含まれる水の一部を留去させる［工程（Ｃ）］。この濃縮操作により、工程（Ｂ）で得られた反応液が２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸と水とが均一に混ざり合ったものであっても、濃縮液として、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含む油層と水層との混合物を得ることができる。また、工程（Ｂ）で得られた反応液がすでに油層と水層との混合物である場合には、さらに濃縮することにより、油層への２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の分配比を高めることができる。
【００１４】
工程（Ｃ）においては、工程（Ｂ）で得られた反応液中の各成分の組成にもよるが、該反応液中に含まれる水の通常１０〜８０重量％、好ましくは１５〜６５重量％が留去される。また、工程（Ｃ）の濃縮温度は、通常２０〜１００℃の範囲であり、圧力は、通常０．００１〜０．１ＭＰａの範囲である。
【００１５】
工程（Ｃ）で得られた濃縮液を、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含む油層と水層とに分離することにより、油層として２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を取り出すことができる［工程（Ｄ）］。該反応液中に、重硫酸アンモニウムや硫酸アンモニウムが析出している場合、そのまま油水分離させてもよいが、分液性の観点から、加温してこれらの析出物を溶解させるのが好ましく、また、析出物が存在しない場合でも、加温することにより分液性を高めることができる。油水分離の際の温度は、通常３０〜１２０℃、好ましくは７０〜１１０℃の範囲である。
【００１６】
工程（Ｄ）で分離された油層中には、工程（Ａ）〜（Ｄ）の条件により異なるが、通常、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の他に、水、硫酸アンモニウム、重硫酸アンモニウム等が含まれる。該油層からさらに高濃度の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を得る操作としては、油層をアンモニアと混合して重硫酸アンモニウムを硫酸アンモニウムに中和した後、得られた混合液から析出した硫酸アンモニウム等の不溶物を濾過やデカンテーション等により除去するのが好ましい［工程（Ｅ）］。不溶物を除去する前に、該混合液を濃縮して水分を除去することにより、より多くの不溶物を析出させることができ、水分および硫酸アンモニウムの含量が低減された２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を得ることができる。
【００１７】
不溶物の除去を濾過により行なう場合は、濾過性の観点から加温するのが好ましく、濾過温度は通常５０〜９０℃の範囲である。また、不溶物の除去をデカンテーションにより行なう場合、静置や遠心分離により十分に不溶物を沈降させるのが好ましい。
【００１８】
濾過やデカンテーション等により除去された不溶物には、通常、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が表面に付着していたり、内部に含まれていたりするので、この２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を回収するために、該不溶物の少なくとも一部を、工程（Ｅ）に循環するのが好ましい。この場合、不溶物を水で洗浄して２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を溶出させ、得られる洗液を循環させてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の分析は電位差滴定法により行い、水分の分析はカールフィッシャー法により行った。
【００２０】
実施例１
２重量％の水を含む硫酸６０ｇ［硫酸５８．８ｇ（０．６モル）、水１．２ｇ］の中に、攪拌下、２２重量％の水を含む２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１６８．２ｇ［２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１３１．２ｇ（１モル）、水３７．０ｇ］を、５０℃にて３０分かけて滴下した後、５０℃にて３時間保持した。この水和反応液に水１４１．０ｇを加え、１１５℃にて６時間攪拌した。得られた加水分解反応液（３６９．２ｇ）は、３９．５重量％の水（１４５．８ｇ）を含む均一な２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸水溶液であった。
【００２１】
上記加水分解反応液を、温度７０℃、圧力０．０１ＭＰａにて濃縮し、１１５℃に昇温した後、放冷し、９０℃にて油層と水層とに分離した。次いで、該油層と水層とを混合して、加水分解反応液を再調製し、さらに上記と同様に濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。その後もう一度、油層と水層の混合、濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。１回目、２回目、３回目の各操作における、濃縮時の水の留出量（通算）、油水分離後の油層および水層の量ならびに水層から塩が析出した温度を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0004759828.tif 000002
【００２３】
実施例２
実施例１の３回目の油水分離で得られた油層と水層を混合し、水１４ｇを添加後、９０℃にて油層と水層とに再分離した。油層を２５重量％アンモニア水溶液４．１ｇと混合し、水分が１重量％以下になるまで減圧濃縮した後、グラスフィルターで濾過した。上記再分離した油層および水層ならびに上記濾過により得られた濾液および濾過残渣の各量と、それらに含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量および原料２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル基準の収率を表２に示す。
【００２４】
【表２】
0004759828.tif 000003
【００２５】
実施例３
２重量％の水を含む硫酸７０ｇ［硫酸６８．６ｇ（０．７モル）、水１．４ｇ］の中に、攪拌下、２２重量％の水を含む２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１６８．２ｇ［２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１３１．２ｇ（１モル）、水３７．０ｇ］を、５０℃にて３０分かけて滴下した後、５０℃にて２時間保持した。この水和反応液に水１２１．７ｇを加え、１１５℃にて４時間攪拌した。得られた加水分解反応液（３５９．９ｇ）は、３５．０重量％の水（１２６ｇ）を含む均一な２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸水溶液であった。
【００２６】
上記加水分解反応液を、温度７０℃、圧力０．０１ＭＰａにて濃縮し、１１５℃に昇温した後、放冷し、９０℃にて油層と水層とに分離した。次いで、該油層と水層とを混合して、加水分解反応液を再調製し、さらに上記と同様に濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。その後もう一度、油層と水層の混合、濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。１回目、２回目、３回目の各操作における、濃縮時の水の留出量（通算）、油水分離後の油層および水層の量ならびに水層から塩が析出した温度を表３に示す。
【００２７】
【表３】
0004759828.tif 000004
【００２８】
実施例４
実施例３の３回目の油水分離で得られた油層を２５重量％アンモニア水溶液６．８ｇと混合し、水分が１重量％以下になるまで減圧濃縮した後、グラスフィルターで濾過した。実施例３の３回目の油水分離で得られた油層および水層ならびに上記濾過により得られた濾液および濾過残渣の各量と、それらに含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量および原料２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル基準の収率を表４に示す。
【００２９】
【表４】
0004759828.tif 000005
【００３０】
実施例５
２重量％の水を含む硫酸８０ｇ［硫酸７８．４ｇ（０．８モル）、水１．６ｇ］の中に、攪拌下、２２重量％の水を含む２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１６８．２ｇ［２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１３１．２ｇ（１モル）、水３７．０ｇ］を、５０℃にて３０分かけて滴下した後、５０℃にて１時間保持した。この水和反応液に水１３０．０ｇを加え、１１５℃にて３時間攪拌した。得られた加水分解反応液（３７８．２ｇ）は、３６．０重量％の水（１３６．２ｇ）を含む均一な２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸水溶液であった。
【００３１】
上記加水分解反応液を、温度７０℃、圧力０．０１ＭＰａにて濃縮し、１１５℃に昇温した後、放冷し、９０℃にて油層と水層とに分離した。次いで、該油層と水層とを混合して、加水分解反応液を再調製し、さらに上記と同様に濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。その後もう一度、油層と水層の混合、濃縮、昇温、放冷、油水分離の操作を繰り返した。１回目、２回目、３回目の各操作における、濃縮時の水の留出量（通算）、油水分離後の油層および水層の量ならびに水層から塩が析出した温度を表１に示す。さらに上記の操作を繰り返して行った。それぞれの操作における、濃縮時の水の留出量（通算）、油層および水層の量ならびに水層から塩が析出した温度を表５に示す。
【００３２】
【表５】
0004759828.tif 000006
【００３３】
実施例６
実施例５の３回目油水分離で得られた油層と水層を混合し、水１７．４ｇを添加後、９０℃にて油層と水層とに再分離した。油層を２５重量％アンモニア水溶液１０．２ｇと混合し、水分が１重量％以下になるまで減圧濃縮した後、グラスフィルターで濾過した。上記再分離した油層および水層ならびに上記濾過により得られた濾液および濾過残渣の各量と、それらに含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量および原料２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル基準の収率を表６に示す。
【００３４】
【表６】
0004759828.tif 000007
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性良く効率的に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を製造することができる。