(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（ＨＭＴＢＮ）の酸水解物混合物から２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸（ＨＭＴＢＡ）を分離する方法であって、
該混合物を水酸化アンモニウムで中和する工程；
中和した混合物をデカンデーションする工程；
ＨＭＴＢＡ、水及び塩を含む有機相と、ＨＭＴＢＡ、水及び塩を含む水相とを分離する工程；
ある量のケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類からなる群から選択される有機溶媒で該有機相から該塩を塩析する工程；及び／又は
ある量のケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類からからなる群から選択される有機溶媒で該水相から該ＨＭＴＢＡを抽出する工程を含む方法。
【請求項２】
該混合物を水酸化アンモニウムで中和する工程；
中和した混合物をデカンテーションする工程；
ＨＭＴＢＡ、水及び塩を含む有機相と、ＨＭＴＢＡ、水及び塩を含む水相とを分離する工程；
ある量のケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類からからなる群から選択される有機溶媒で該有機相から該塩を塩析する工程；及び
ある量のケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類からからなる群から選択される有機溶媒で該水相から該ＨＭＴＢＡを抽出して該有機溶媒を蒸発させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該有機相から塩を塩析するための有機溶媒と該水相からＨＭＴＢＡを抽出するための有機溶媒が同一である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該有機相から塩を塩析するための有機溶媒と該水相からＨＭＴＢＡを完全に抽出するための有機溶媒が異なっている請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該有機溶媒が、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、及びジエチルカーボネートからなる群から選択される請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
該有機溶媒が、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及びジエチルカーボネートからなる群から選択される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該有機相に対する、該有機相から塩を塩析するために使用する溶媒の量が、０．３と１（重量／重量）との間である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
該水相に対する、該水相からＨＭＴＢＡを抽出するために使用する溶媒の量が、０．１と０．５（重量／重量）との間である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
ＨＭＴＢＡの抽出と塩の塩析とを連続法で連動的に実施することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
ＨＭＴＢＡの抽出及び該水相からの塩の塩析の後に、該水相からＨＭＴＢＡを抽出するために使用される有機溶媒を蒸発させリサイクルして、ＨＭＴＢＡの抽出と水相からの塩の塩析に使用される有機溶媒の少なくとも一部とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
抽出した水相に含有される塩を結晶化させる請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
リサイクルして水酸化アンモニウムの一部とするためにアンモニアを発生させるため、及び濃縮後にＨＭＴＢＮ酸水解物混合物を得るために使用するためにリサイクルして硫酸を発生させるために、得られた結晶を電気透析により処理する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
得られた塩の結晶を熱処理して、ＨＭＴＢＮ酸水解物混合物を得るために使用するためにリサイクルされる硫酸溶液を回収する請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は水溶液形態の２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸（ＨＭＴＢＡ）の改良製造方法、より詳細には２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリル（ＨＭＴＢＮ）酸水解物混合物からの改良分離方法に関する。１−メチオニンの類似体である２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸は動物飼料に使用される。
【０００２】
Ｃｕｍｍｉｎｓは生成する懸濁液に固体塩化アンモニウムを懸濁させ、遠心分離により除去するような条件下でＨＭＴＢＮの塩酸加水分解によりＨＭＴＢＡを製造する方法を米国特許第３，７７３，９２７号に記載している。その後、濾液を減圧蒸留して水を除去する。この米国特許第３，７７３，９２７号はＨＭＴＢＡ濃度の高い（８５〜９０重量％）水性液体生成物の製造方法を記載している。このような方法により得られるこの種の生成物は臭気が強く暗色でエステルオリゴマーを含んでいる。これらの特徴は恐らく最終脱水段階時に含水率の低い生成物を高温条件下におくためであると思われる。この方法は、この同一段階時のエネルギー消費が高く、遠心分離又は濾過時の問題や収率低下という欠点もある。
【０００３】
米国特許第２，７４５，７４５号はジエチルエーテル等の非水混和性有機溶媒抽出によるＨＭＴＢＡの分離を記載している。英国特許第９１５，１９３号はＨＭＴＢＡをエチルエーテルよりも沸点の高いエーテル（例えばイソプロピルエーテル又はブチルエーテル）で抽出するＨＭＴＢＡのカルシウム塩の製造方法を記載している。水を加えてエマルションを形成し、これに炭酸カルシウム又は水酸化カルシウムを加えてＨＭＴＢＡのカルシウム塩を沈殿させる。同特許はＨＭＴＢＡを主成分とする液体生成物の製造に関するものではない。
【０００４】
Ｇｉｅｌｋｅｎｓは米国特許第３，１７５，０００号に水解物からＨＭＴＢＡを直接抽出すると収率が悪いと記載している。同特許では抽出を二次回収手段としてしか使用していない。
【０００５】
米国特許第４，５２４，０７７号は非水混和性有機溶媒、好ましくはメチルイソブチルケトンによるＨＭＴＢＡの液−液抽出後、得られた抽出物からＨＭＴＢＡを回収することを記載しており、含水率は回収されるＨＭＴＢＡの重量を基にして最低５重量％である。こうして製造した生成物は上記従来方法により製造した生成物よりも色が薄く、臭気が弱く、低粘度で熱安定性が良好である。
【０００６】
ヨーロッパ特許第０３３０５２７号は水解溶液にアンモニアを加えて２相を形成した後、ＨＭＴＢＡを含む第１の有機相とアンモニウム塩を含む第２の水相を蒸発工程に送って水分を除去することからなるＨＭＴＢＡの分離方法を記載している。有機相を濃縮濾過後、商用溶液濃度に合うように希釈する。水相から得られる硫酸アンモニウムは硫黄残渣で汚染されており、悪臭を伴うことが多いため、商品化が難しく、付加的な脱臭処理が必要である。本方法は中和後に得られる各相から水を蒸発させる際に多量のエネルギーが必要であり、同様に費用のかかる付加的な硫酸アンモニウム処理段階も必要である。本発明は上記問題を解決することができた。
【０００７】
発明の説明
本発明は２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸（ＨＭＴＢＡ）の新規製造方法、より詳細にはＨＭＴＢＡの新規分離方法に関する。本方法は第１段階で２−ヒドロキシ−４−メチルチオブチロニトリルの硫酸水解溶液に水酸化アンモニウムから構成される中和剤を加え、媒体を２相に分離する。これらの２相は有機溶媒添加による塩類の塩析段階に送る有機相と、有機溶媒添加により残留２−ヒドロキシ−４−メチルチオ酪酸を抽出する水相から構成される。
【０００８】
有機相の塩類の塩析系は難水混和性溶媒の添加により構成される。これらの溶媒としては、ＨＭＴＢＡを可溶化することができ、媒体と化学的に適合性であり、水に対して低親和性の任意溶媒を挙げることができる。ケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類から選択することができる。メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等の低分子量ケトン類や、メチルｔ−ブチルエーテルもしくはジイソプロピルエーテル等のエーテル類や、ジエチルカーボネート等のカーボネート類が好ましい。メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びエチルカーボネートがより好ましい。
【０００９】
水相からＨＭＴＢＡを抽出する系は難水混和性溶媒の添加により構成される。これらの溶媒としては、ＨＭＴＢＡを可溶化することができ、媒体と化学的に適合性であり、水に対して低親和性の任意溶媒を挙げることができる。ケトン、アルデヒド、エーテル、エステル、カーボネート又はアルコール類から選択することができる。メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等の低分子量ケトン類や、メチルｔ−ブチルエーテルもしくはジイソプロピルエーテル等のエーテル類や、ジエチルカーボネート等のカーボネート類が好ましい。メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びエチルカーボネートがより好ましい。
【００１０】
有機相の塩類の塩析及び水相の抽出の各段階はＨＭＴＢＡの単離方法を実施する際に相互に独立して実施してもよいし、連動して実施してもよい。これらの２段階を連続法で連動して実施することが好ましい。
【００１１】
ＨＭＴＢＡの有機溶液の塩類を塩析したい場合には、ＨＭＴＢＡから構成される有機媒体に加える有機溶媒の量は溶媒／ＨＭＴＢＡ有機溶液の重量比が好ましくは＞０．３、より好ましくは０．３〜１となるように選択する。当然のことながら、当業者は方法を経済的にするように溶媒使用量を調節できる。塩析を実施する温度は使用する溶媒の種類に適合するようにし、特にその沸点よりも低くする。
【００１２】
水溶液からＨＭＴＢＡを抽出したい場合には、本発明の好適実施態様により、無機塩類、特に硫酸アンモニウムを含む水溶液に対して＞０．０５、好ましくは０．１〜０．５の重量比に設定した量の有機溶媒を使用することが好ましい。抽出を実施する温度は使用する溶媒の種類に適合するようにし、特にその沸点よりも低くする。
【００１３】
２段階で使用する有機溶媒は同一でも異なってもよく、後続段階で蒸発させる。この工程は従来技術で実施されている脱水工程よりも所要エネルギーが少なくて済む。
【００１４】
溶媒は蒸発後に場合により別工程にリサイクルしてもよく、含水率が低く、塩類濃度が非常に低い有機相が得られ、従来実施されていた濾過段階は不要になる。その後、必要な水を加えて８８重量％の商用濃度に調整する。
【００１５】
抽出有機溶媒と塩類を含有する水相の２相分離後、実質的に有機汚染物質を含まない結晶化した硫酸アンモニウムを主体とする塩類の溶液が得られる。結晶は品質良好であり、実質的に無臭である。これらの塩類の第１の利用手段によると、これらの結晶は特に肥料又は工業用途に使用される。
【００１６】
これらの塩類の第２の利用手段によると、塩類の水溶液を電気透析処理し、場合により中和段階にリサイクルするアンモニアと、濃縮後にＨＭＴＢＮの加水分解段階にリサイクルする硫酸を再生する。
【００１７】
塩類の第３の利用手段によると、硫酸アンモニウムから主に構成される塩類の溶液を例えば硫酸再生装置で熱処理し、ＨＭＴＢＮの加水分解に直接リサイクル可能な濃硫酸を回収する。
【００１８】
併用法の工業的実施は次のように行われる（図１参照）。
【００１９】
中和流（流１）をデカントする。
【００２０】
デカンテーション後の有機相を有機溶媒から主に構成される相で処理することにより塩類の塩析工程に送る（流６）。この処理は液−液接触である。この処理は慣用ミキサー−デカンター又はミキサー−デカンター系、充填塔、多孔板塔、回転ディスク塔、遠心抽出機、パルス塔もしくは他の任意の液−液接触装置から選択される他の任意の液−液接触装置で実施される。
【００２１】
抽出液とラフィネート（流４及び流１２）を分離する。ラフィネートはデカンテーション後の水相からＨＭＴＢＡを抽出する段階にリサイクルする。抽出液（流４）は溶媒除去処理する。溶媒除去は特に蒸発、蒸留又は飛沫同伴により実施される。この溶媒除去工程は任意工程である濃度調整前に残留溶媒含量の非常に低い十分に濃縮した塔底ＨＭＴＢＡ流（流８）を得るために実施する。この溶媒除去からの塔頂流（流５）は、
・デカンテーション後の有機相の塩析段階（流６）と、
・デカンテーション後の水相の抽出段階（流７）にリサイクルされる。
【００２２】
デカンテーション後の水相（流１０）は有機溶媒から主に構成される相（流７）と接触させることによりＨＭＴＢＡ抽出処理する。この処理もミキサー−デカンター系、充填塔、多孔板塔、回転ディスク塔、遠心抽出機、パルス塔又は他の任意の液−液接触装置等の液−液接触装置で実施される。
【００２３】
抽出液とラフィネート（流１１及び流１３）を分離する。抽出液（流１１）はデカンテーションからの有機相の塩析段階にリサイクルし、ラフィネート（流１３）は溶媒除去処理する。この処理は特に蒸留、蒸発又はストリッピングである。硫酸アンモニウムの結晶化時に蒸発により実施することが好ましい。
【００２４】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、以下の実施例に発明を制限するものではない。
【００２５】
実施例１：中和加水分解流のデカンテーション後の水相に実施する液−液抽出
本操作の目的はデカンテーション後で硫酸アンモニウムの結晶化前の水相中に存在する残留ＨＭＴＢＡを抽出することである。
【００２６】
抽出する水相の組成は以下の通りである。
【００２７】
［ＨＭＴＢＡ］＝３．７％（ｗ／ｗ）
［水］＝４０．９％（ｗ／ｗ）
［塩類］＝５５．４％（ｗ／ｗ）
【００２８】
ＭＩＢＫによるこの水相の抽出：
この水相流５０５．９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でＭＩＢＫ５６．２ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は１１．１％（ｗ／ｗ）とした。７５℃で２相のデカンテーション後、２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが部分的に抽出された上相は６７．９ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度２０．５％（ｗ／ｗ）であった。この上相において塩類濃度は分析ツール（電位差計）の検出限界未満であった。
従って、初期ＨＭＴＢＡの７４．３％を１１．１％の初期有機溶媒／被抽出溶液比でＭＩＢＫにより単一段階で抽出することができた。
【００２９】
下相のＨＭＴＢＡ濃度は０．９７％（ｗ／ｗ）であった。
【００３０】
分配係数は上相［ＨＭＴＢＡ］／下相［ＨＭＴＢＡ］＝２１．１であった。
【００３１】
実施例２：エチルカーボネートによる水相の抽出
水相５０５．９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でエチルカーボネート５６．２ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は１１．１％（ｗ／ｗ）とした。７５℃で２相のデカンテーション後、２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが部分的に抽出された上相は６７．３ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度１４．２％（ｗ／ｗ）であった。この上相において塩類濃度は分析ツール（電位差計）の検出限界未満であった。
従って、初期ＨＭＴＢＡの５０．３％を１１．１％の初期有機溶媒／被抽出溶液比でエチルカーボネートにより単一段階で抽出することができた。
【００３２】
下相のＨＭＴＢＡ濃度は１．５３％（ｗ／ｗ）であった。
【００３３】
分配係数は上相［ＨＭＴＢＡ］／下相［ＨＭＴＢＡ］＝９．３であった。
【００３４】
実施例３：メチルエチルケトンによる水相の抽出
水相５０５．９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でＭＥＣ５６．２ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は１１．１％（ｗ／ｗ）とした。７５℃で２相のデカンテーション後、２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが部分的に抽出された上相は６５．３ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度は２３．７％（ｗ／ｗ）であった。この上相において塩類濃度は分析ツール（電位差計）の検出限界未満であった。
従って、初期ＨＭＴＢＡの８２．９％を１１．１％の初期有機溶媒／被抽出溶液比でＭＥＣにより単一段階で抽出することができた。
【００３５】
下相のＨＭＴＢＡ濃度は０．６％（ｗ／ｗ）であった。
【００３６】
分配係数は上相［ＨＭＴＢＡ］／下相［ＨＭＴＢＡ］＝３９．５であった。
【００３７】
実施例４：中和加水分解流のデカンテーション後の有機相に実施する液−液塩析
本操作の目的は水に対して低親和性の溶媒の添加により形成される水相中で塩類（（ＮＨ４）２ＳＯ４及びＮＨ４ＨＳＯ４）を置換することにより有機相からこれらの塩類を抽出することである。
【００３８】
中和加水分解流のデカンテーション後の有機相の組成は以下の通りである。
【００３９】
［ＨＭＴＢＡ］＝６６．６％（ｗ／ｗ）
［水］＝２２．４％（ｗ／ｗ）
［塩類］＝１１％（ｗ／ｗ）
【００４０】
ＭＩＢＫ添加による塩類の抽出
この有機相流３７９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でＭＩＢＫ１３７．３ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は３６．２％（ｗ／ｗ）とした。７５℃でデカンテーション後、形成された２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが抽出された上相は４４５．７ｇであり、塩類濃度１％であった。従って、使用した初期有機溶媒／被処理溶液比で抽出前に媒体中に存在する塩類の８９％をＭＩＢＫ添加により形成された水相に置換することができた。
【００４１】
塩類の一部が置換された下相は７０．２ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度２％（ｗ／ｗ）であった。従って、これらの置換条件下で初期ＨＭＴＢＡの９９．４％を３６．２％の初期有機溶媒／被処理溶液比でＭＩＢＫにより１段階で抽出することができた。
【００４２】
下相の塩類濃度は５３％（ｗ／ｗ）であった。
【００４３】
分配係数は下相［塩類］／上相［塩類］＝５３であった。
【００４４】
実施例５：エチルカーボネート添加による塩類抽出
有機相流３７９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でエチルカーボネート１３７．３ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は３６．２％（ｗ／ｗ）とした。７５℃でデカンテーション後、形成された２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが抽出された上相は４５５．５ｇであり、塩類濃度２．４％（ｗ／ｗ）であった。従って、使用した初期有機溶媒／被処理溶液比で抽出前に媒体中に存在する塩類の７３．９％をエチルカーボネート添加により形成された水相に置換することができた。
【００４５】
塩類の一部が置換された下相は６０．８ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度２．５％（ｗ／ｗ）であった。従って、これらの置換条件下で初期ＨＭＴＢＡの９９．４％を３６．２％（ｗ／ｗ）の初期有機溶媒／被処理溶液比でエチルカーボネートにより１段階で抽出することができた。
【００４６】
下相の塩類濃度は５０．６％（ｗ／ｗ）であった。
【００４７】
分配係数は下相［塩類］／上相［塩類］＝２１．１であった。
【００４８】
実施例６：ＭＥＣ添加による塩類抽出
有機相流３７９ｇを１リットル容撹拌機付き反応器で温度７５℃でＭＥＣ１３７．３ｇと接触させた。抽出溶媒／被分離溶液比は３６．２％（ｗ／ｗ）とした。７５℃でデカンテーション後、形成された２相を分取し、分析した処、ＨＭＴＢＡが抽出された上相は４６７ｇであり、塩類濃度２．１％（ｗ／ｗ）であった。従って、使用した初期有機溶媒／被処理溶液比で抽出前に媒体中に存在する塩類の７６．５％をＭＥＣ添加により形成された水相に置換することができた。
【００４９】
塩類の一部が置換された下相は４９．３ｇであり、ＨＭＴＢＡ濃度２％（ｗ／ｗ）であった。従って、これらの置換条件下で初期ＨＭＴＢＡの９９．５％を３６．２％（ｗ／ｗ）の初期有機溶媒／被処理溶液比でＭＥＣにより１段階で抽出することができた。
【００５０】
下相の塩類濃度は６４．８％（ｗ／ｗ）であった。
【００５１】
分配係数は下相［塩類］／上相［塩類］＝３０．９であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明方法のフローチャートである。
【図１】
0004458671.tif 000002