(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、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工程、
（Ｂ）：（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て、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工程、および
（Ｃ）：（Ｂ）で得られた反応液を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
を含み、（Ｃ）で分離された水層の一部を（Ｂ）および／または（Ｃ）に循環するにあたり、（Ａ）および（Ｂ）で使用した硫酸の合計量１モルに対して、循環される水層中に含まれる硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムの合計量が１．０〜２．０モルとなるように循環することを特徴とする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】
（Ｄ）：（Ｃ）で分離された油層をアンモニアと混合する工程、および
（Ｅ）：（Ｄ）で得られた混合液から不溶物を除去する工程
をさらに含む請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
（Ｅ）において、（Ｄ）で得られた混合液を、混合液中の液相部の水分が５％以下となるように濃縮した後、得られた濃縮液から不溶物を除去する請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
（Ｅ）で除去された不溶物の少なくとも一部を（Ｄ）に循環する請求項２または３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、加水分解反応させて、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硫酸存在下に加水分解反応させる方法が知られている。
この硫酸加水分解反応液から２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を取り出す方法として、例えば、特公平５−１７８７号公報には、イソブチルメチルケトン等の有機溶媒を用いて抽出する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、有機溶媒の使用により変動費の増加や容積効率の低下を招くと共に、有機溶媒を回収、精製するためや、製品や排水から有機溶媒を除去するための、設備や操作が必要となる。
また、米国特許第４９１２２５７号公報には、反応液中の重硫酸アンモニウムをアンモニアで中和して硫酸アンモニウムとし、塩析効果により油水分離させる方法が記載されている。この方法は、有機溶媒を用いる必要がないものの、油水の分液性や取り出し効率の点で十分なものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を操作性良く効率的に取り出すことができる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造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の硫酸加水分解により２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を製造する際、特定の循環系を構築することにより、上記目的を達成できることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
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、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工程、
（Ｂ）：（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加水分解反応させて、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工程、および
（Ｃ）：（Ｂ）で得られた反応液を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
を含み、（Ｃ）で分離された水層の一部を（Ｂ）および／または（Ｃ）に循環する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。
【０００５】
【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が用いられ、これを硫酸の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、アクロレインとメチルメルカプタンとを反応させて、３−メチルチオプロピオンアルデヒドを得、これとシアン化水素とを反応させることにより、調製することができる。
【０００６】
水和反応で用いる硫酸の量は、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、反応速度の観点から、通常０．５モル以上、好ましくは０．６モル以上であり、また、加水分解後の油水の分液性の観点から、通常１モル以下、好ましくは０．９モル以下である。
【０００７】
水和反応で用いる水の量は、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、反応速度の観点から、通常１５重量部以上、好ましくは２５重量部以上であり、また、通常７０重量部以下、好ましくは５０重量部以下である。
【０００８】
水和反応における２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル、硫酸および水の供給方法としては、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のが好ましく、このとき、水は、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。水は、あらかじめ２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルや硫酸に混合された状態で、すなわち２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸水溶液や硫酸水溶液に含まれる状態で用いてもよい。
【０００９】
水和反応の反応温度は、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、水和反応は、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）で得られた反応液中の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ことにより、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸含む反応液を得ることができる［工程（Ｂ）］。ここで、該工程に後述の工程（Ｃ）で分離された水層の一部を循環することにより、得られた反応液を分液性良く、また分配効率良く油水分離させることができる。
【００１１】
水層の循環量は、水和反応に用いた硫酸および必要に応じて加水分解反応に加える硫酸の和１モルに対して、該水層中に含まれる硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムの和として、通常１．０〜２．０モル、好ましくは１．２〜１．８モルの範囲である。
【００１２】
工程（Ｂ）には、必要に応じて、水を加えてもよい。この場合、加える水の量は、それと工程（Ａ）で得られた反応液に含まれる水の量および循環する水層に含まれる水の量との和が、水和反応に用いた硫酸１００重量部に対して、通常１００〜３００重量部、好ましくは２００〜３００重量部の範囲とするのがよい。
【００１３】
また、工程（Ｂ）には、必要に応じて、硫酸を加えてもよい。この場合、水和反応に用いる硫酸の量を、加水分解反応に硫酸を加えない場合に比べて、減じてもよい。
【００１４】
工程（Ｂ）に工程（Ｃ）で分離された水層の一部を循環する際には、操作性の観点から、工程（Ａ）で得られた反応液を循環する水層および必要に応じて水や硫酸と混合した後、得られた混合液を加水分解反応に供するのが好ましい。また、工程（Ａ）で得られた反応液を加水分解反応に供しながら、その中に循環する水層および必要に応じて水や硫酸を徐々に加えてもよい。
【００１５】
加水分解反応の反応温度は、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、加水分解反応は、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。
【００１６】
工程（Ｂ）で得られた反応液を、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（Ｃ）］。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３０〜１１０℃、好ましくは７０〜９０℃の範囲である。また、分液性を高めるために、濃縮等の操作を行なってもよい。
【００１７】
工程（Ｃ）で分離された水層の一部は、上述のように工程（Ｂ）に循環される。循環されない水層については、該水層には通常、重硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムが含まれることから、重硫酸アンモニウムをアンモニアで中和した後、硫酸アンモニウムを回収してもよいし、また該水層中に含まれる微量の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を適切な方法で回収してもよい。
【００１８】
工程（Ｃ）で分離された油層中には、工程（Ａ）〜（Ｃ）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。該油層から製品を得る操作としては、要求される製品の形態や品質等により異なるが、製品中の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の高濃度化の観点からは、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［工程（Ｄ）］、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）］。
【００１９】
工程（Ｄ）におけるアンモニアの使用量は、通常、工程（Ｃ）で分離された油層中に含まれる重硫酸アンモニウムと等モル程度とすればよい。また、アンモニアの形態としては、混合液中の水分を低減する観点からはアンモニアガスや液体アンモニアが好ましく、一方、操作性の観点からはアンモニア水溶液が好ましい。
【００２０】
工程（Ｅ）において、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。
【００２１】
工程（Ｄ）で得られた混合液から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製品を得ることができる。例えば、製品中の硫酸アンモニウムの含量を１重量％以下にしたい場合には、混合液中の液相部の水分を通常５％以下、好ましくは２％以下になるまで濃縮するのがよい。
【００２２】
工程（Ｅ）で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（Ｄ）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。
【００２３】
なお、本発明においては、上述したような工程（Ｃ）で分離された水層の一部を工程（Ｂ）に循環する代わりに、工程（Ｃ）で分離された水層の一部を工程（Ｃ）に循環することによっても、同様に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取り出すことができる。この場合、水層の循環量やその他の条件については、上記工程（Ｂ）に循環する場合に準じて行なえばよい。また、工程（Ｃ）で分離された水層の一部を工程（Ｂ）および工程（Ｃ）の両方に循環してもよい。
【００２４】
【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。
実施例１
以下の▲１▼〜▲６▼の操作を４回繰り返した。
▲１▼：濃硫酸（９８％）７４．０ｇ（０．７４モル）に、攪拌下、７４．８％２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液１７５．４ｇ（１．０モル）を５０℃にて３０分かけて滴下した後、５０℃にて９０分間保持した。
▲２▼：▲１▼で得られた反応液に、表１に示す量の前回の▲３▼で得られた水層および水を加え［ただし、１回目においては、該水層および水の代わりに、重硫酸アンモニウム６０ｇ（０．５２モル）と硫酸アンモニウム３８．２ｇ（０．２９モル）を水１１４ｇに溶解した水溶液を加えた］、１１５℃にて４時間攪拌した。液体クロマトグラフィーにより求めた２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドの残存率の経時変化を表１に示す。
▲３▼：▲２▼で得られた反応液を静置し、油層と水層とに分離した。水層の重量ならびに中和滴定（ＮａＯＨ）により求めた該水層中の重硫酸アンモニウム含量および硫酸アンモニウム含量を表１に示す。
▲４▼：▲３▼で得られた油層に２５％アンモニア水溶液６．８ｇ（０．１モル）および前回の▲６▼で得られた洗液の全量を加え［ただし、１回目においては、２５％アンモニア水溶液６．８ｇ（０．１モル）のみを加えた］、減圧濃縮して油相の水分が２％以下のスラリーを得た。
▲５▼：▲４▼で得られたスラリーを濾過して、濾液を製品とした。製品の重量、イオンクロマトグラフィーにより求めた該製品中の硫酸イオン濃度およびカールフィッシャー法により求めた該製品中の水分を表１に示す。
▲６▼：▲５▼で濾別した残渣を水１０ｇで洗浄した。
【００２５】
【表１】
0004517474.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
本発明の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法によれば、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取り出すことができる。