(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を含む２―ヒドロキシー４―メチルチオブタン酸の製造方法。
（Ａ）２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液を硫酸と接触させ、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを含む水溶液を得る工程、
（Ｂ）（Ａ）で得られた液に、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を加え、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含んだ水溶液を得る工程、
（Ｃ）（Ｂ）で得られた水溶液を油層と水層の２層に分液し、次いで油層と水層に分離する工程、
（Ｄ）（Ｃ）において分離した油層にアンモニアを加えて油層中の重硫酸アンモニウムの少なくとも一部を中和した後に、硫酸アンモニウム結晶または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を分離し、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を得る工程、
（Ｅ）（Ｃ）において分離した水層を冷却及び／又は濃縮し、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液と、硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を得る工程、及び
（Ｆ）（Ｅ）で得られた重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液の一部または全部を、（Ｂ）で用いる重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液として循環する工程
【請求項２】
工程（Ａ）において使用する硫酸の量が、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルに対して０．６から０．８モル当量である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
工程（Ｂ）において用いる重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの水溶液中の硫酸アンモニウムの量が、重硫酸アンモニウムの０．１〜０．７重量倍である請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
工程（Ｅ）で得られた硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を、アンモニアで中和して、硫酸アンモニウムとして回収する請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
工程（Ｄ）で得られた硫酸アンモニウム結晶または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を水で洗浄し、その洗浄液の一部又は全量を、工程（Ｄ）に循環する請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
工程（Ｄ）、（Ｅ）及び／又は（Ｆ）で得られる、硫酸アンモニウム及び／又は重硫酸アンモニウムの一部又は全量を水に溶解して、アンモニアで中和することにより、硫酸アンモニウム水溶液を得る工程を含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
工程（Ｄ）、（Ｅ）及び／又は（Ｆ）で得られる、硫酸アンモニウム及び／又は重硫酸アンモニウムの一部又は全量を水に溶解して、アンモニアで中和することにより、硫酸アンモニウム水溶液を得、次いでその水溶液の全量又は一部を、活性炭と接触させる工程を含む、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
工程（Ｄ）において、油層中に含まれる重硫酸アンモニウムに対して、約０．２〜約３モル当量以上のアンモニアを加え、その後、油層の液体部の水分含量が１０％以下になるまで濃縮する請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
工程（Ｄ）において、油層にアンモニアを加えて25℃におけるpHの値が０．４〜２．０の範囲になるようにし、その後、油層の液体部の水分含量が約３．５％以下になるまで濃縮する請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
工程（Ｄ）において、油層にアンモニアを加えて25℃におけるpHの値が０．４〜２．０の範囲になるようにし、その後、油層の液体部の水分含量が約２％以下になるまで濃縮する請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
工程（Ｄ）において、油層中に含まれる重硫酸アンモニウムに対して、約１〜約３モル当量のアンモニアを加え、その後、油層の液体部の水分含量が約４〜約１０％になるまで濃縮する請求項８に記載の製造方法。
【請求項１２】
工程（Ｄ）において、油層中に含まれる重硫酸アンモニウムに対して、約０．２〜１．４モル当量のアンモニアを加え、その後、油層の液体部の水分含量が約３．５％以下になるまで濃縮する請求項８に記載の製造方法
。
【請求項１３】
工程（Ｄ）において、油層中に含まれる重硫酸アンモニウムに対して、０．２〜１．４モル当量のアンモニアを加え、その後、油層の液体部の水分含量が２％以下になるまで濃縮する請求項８に記載の製造方法。
【請求項１４】
工程（Ｄ）における分離を４０℃以上の温度条件下で実施する請求項１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、反応後に生じる重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含む水溶液を循環使用することで、排水量が少なく、且つ有機溶媒の使用も不要な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。
【０００２】
【従来の技術】
２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造方法としては、硫酸を用いて２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを水和・加水分解反応する方法が一般的である。この反応後の反応液から目的物の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を分離する方法としては、メチルイソブチルケトンに代表される有機溶剤を抽出溶剤として用いる方法が代表的である（特公平７−９７９７０号公報）。
【０００３】
しかし有機溶剤を用いる方法では、溶剤のためのコストを要し、その回収に必要な設備や環境負荷を増加させ、又、溶剤の製品中への混入のおそれなどを考慮する必要があり、最善の方法とは言い難い。
【０００４】
又、反応後の液中の重硫酸アンモニウムをアンモニアで硫酸アンモニウムへ中和し、塩析により２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を分離する方法も提示されている（米国特許第４９１２２５７号公報）。しかしこの方法は大量の硫酸とアンモニアを消費するためあまり得策とは言えない。
少なくともこれら上記の方法では、大量の硫酸を用いて大量の硫酸アンモニウムを副生させるため、環境保護の点からも好ましい方法ではない。
【０００５】
一方、反応後に分離した水層から硫酸アンモニウムを分離して重硫酸アンモニウム水溶液を回収し、該水溶液を反応にリサイクルさせるプロセスが提示されている（特願平９−２４８５９２号）。この方法は硫酸の使用量、硫酸アンモニウムの副生量及び排水負荷を削減可能とする点で好ましい方法であるが、硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの分離にはメタノールなどのアルコールを用いているため、環境負荷を大幅に削減することは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、メタノールやメチルイソブチルケトンなどの有機溶剤を用いずに、且つ特願平９−２４８５９２号で示された技術の利点である副生硫酸アンモニウムや排水負荷の削減をも可能とする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を目的として鋭意検討を行なった結果、（１）重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの混合水溶液を加水分解反応系中に添加すると、加水分解反応が促進されること、（２）その反応後には速やかに分液現象が起こること、（３）その分液で得られた油層は、中和・濾過操等作により、有機溶剤を使用して得た従来品に相当する品質の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製品となること、（４）その分液で得られた水層は、その後の晶析・濾過等の操作により、（１）の混合水溶液としてリサイクルし得ること、を見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を含む２―ヒドロキシー４―メチルチオブタン酸の製造方法を提供するものである。
【０００８】
（Ａ）２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液を硫酸と接触させ、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを含む水溶液を得る工程、
（Ｂ）（Ａ）で得られた液に、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を加え、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含んだ水溶液を得る工程、
（Ｃ）（Ｂ）で得られた水溶液を油層と水層の２層に分液し、次いで油層と水層に分離する工程、
（Ｄ）（Ｃ）において分離した油層にアンモニアを加えて油層中の重硫酸アンモニウムの少なくとも一部を中和した後に、硫酸アンモニウム結晶または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を分離し、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を得る工程、
（Ｅ）（Ｃ）において分離した水層を冷却及び／又は濃縮し、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液と、硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムを含む硫酸塩の結晶を得る工程、及び
（Ｆ）（Ｅ）で得られた重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液の一部または全部を、（Ｂ）で用いる重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液として循環する工程
【０００９】
【発明の実施の形態】
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おいては、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液と硫酸を接触させて２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドを含む水溶液を得る工程（Ａ）、及び得られた液に、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を加えて２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含んだ水溶液を得る工程（Ｂ）を実施する。本発明によれば、工程（Ｂ）で得られた水溶液では速やかに塩析による分液現象が起こる。
【００１０】
本発明では、工程（Ｂ）に次いで、工程（Ｂ）で得られた水溶液を油層と水層の２層に分液し、２層に分液した液を油層と水層に分離する工程（Ｃ）を実施する。得られた油層からは、工程（Ｄ）において、アンモニア（アンモニア水をも含む）を加えて油層中の重硫酸アンモニウムの少なくとも一部を硫酸アンモニウムへと中和した後に、例えば油層を濃縮する等の操作により、液中より硫酸アンモニウム結晶または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの硫酸塩とを含む結晶を析出・分離し、高品質の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸と、硫酸アンモニウム結晶または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの硫酸塩とを含む結晶を得る。
【００１１】
また分液で得られた水層からは、例えば濃縮・ 冷却などの適当な晶析操作により、工程（Ｅ）において硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムとを含む結晶を析出・分離し、そこで得られた硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムとを含む水溶液の一部又は全部を、工程（Ｂ）で用いる重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ液として循環使用する。
【００１２】
本発明では、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを硫酸で水和・加水分解反応して２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を製造するに際し、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を加水分解反応時に添加し、反応後に起こる塩析による分液を利用する。
【００１３】
本発明では、工程（Ａ）で、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液を硫酸と接触させ、水和反応を実施するが、好ましくは、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液を硫酸中に滴下することで速やかに該水和反応を進行させる。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、通常約０．５〜約１．０モル、好ましくは約０．６〜約０．８モルである。９８％濃硫酸を用いる場合においては、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液の水分含量が２０〜３０％程度であることが好ましい。硫酸はあらかじめ水で希釈してから用いてもよい。反応温度は約４０〜約７０℃が適当である。反応時間は硫酸使用量にもよるが、通常、滴下時間を含めて１〜３時間程度である。
【００１４】
工程（Ｂ）では、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を加え、加水分解反応を実施するが、該水溶液は、工程（Ａ）の水和反応の際に使用した硫酸の重量に対して約１倍〜約２倍の水を含んでいることが好ましい。重硫酸アンモニウムの添加は、加水分解反応を促進する効果を奏するが、その添加量は、添加する水溶液に硫酸アンモニウム等の塩が析出しない範囲、また加水分解反応後の高温が保持されている状態で塩が析出しない範囲とすることが適当である。硫酸アンモニウムの添加は、反応後の自然分液を著しく促進する効果があるが、加えすぎると加水分解反応の進行を遅くするため、重硫酸アンモニウムの重量に対して、通常約０．１〜約０．７倍、好ましくは約０．４〜約０．６倍の範囲で使用される。約０．７倍を超える量の硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を添加した場合には、硫酸アンモニウム塩を含まない水を添加した場合よりも、反応終結が遅くなる場合がある。
【００１５】
又、工程（Ｂ）で用いる、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液の量は、該水溶液中の硫酸アンモニウムの量が、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル１モルに対して約０．１〜約０．４モルの範囲となるような量であることが好ましい。
【００１６】
工程（Ｂ）で用いる、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液には、加水分解反応を阻害したり、製品の品質を悪化させたりすることのない範囲において、重硫酸アンモニウムや硫酸アンモニウム以外の成分、例えば２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸などの有機物が入っていても特に問題はない。
【００１７】
加水分解反応温度は特に限定されるものではないが、反応温度は高いほど進行しやすいため、通常９０℃〜１３０℃の範囲とする。この系の大気圧での反応液の沸点が１１５℃前後であるため、その温度付近で反応させることが好ましい。反応時間をより短縮したいのであれば耐圧反応装置を用いてより圧力下に高温で反応すればよい。加水分解反応中、あるいは反応後には、軽沸分を含んだ反応器内の気相部を外部にパージしてもよい。
反応時間は用いた硫酸と硫酸アンモニウム等の塩の量により一義的ではないが、通常、約２時間〜５時間である。
【００１８】
加水分解反応は通常、攪拌下に行う。加水分解反応後は、攪拌を停止し液を静止すると油層と水層の２層へ分液する（工程（Ｃ））。分液は温度が高いほど速やかに進行するが、通常は高温で行う加水分解反応に続く操作であるため、分液のために加熱する必要がない場合もある。しかし工程（Ｂ）で用いた重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとの塩の量によっては、反応液の冷却とともに塩の析出が起こる可能性があるため、保温する必要がある場合もある。分液速度は硫酸アンモニウム塩等の量や系内の水分含量などに大きく依存する。分液の進行を促進させるには、濃縮することが最も簡便で良好な方法である。
【００１９】
油層と水層の組成は、加水分解反応時に用いた重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの量、とくに硫酸アンモニウムの量に影響される。系中に硫酸アンモニウムをより多く含むほうが、油層側に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸がより多く分配され、水層側に硫酸アンモニウム塩がより多く分配される傾向にある。
【００２０】
分液後の油層にはアンモニアを加えて、油層中に残存する重硫酸アンモニウムの少なくとも一部を硫酸アンモニウムへと中和する（工程（Ｄ））。加えるアンモニアの量は、油層中に残存する重硫酸アンモニウムに対して、約０．２〜約３倍モルであることが好ましい。より好ましいアンモニア添加量は、製品２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の水分含量に依存し、例えば、製品の水分含量を約4〜約１０％として得る場合においては、加えるアンモニアの量は、油層中に残存する重硫酸アンモニウムに対して、約１〜約３倍モルとすることが好ましく、その水分含量を約４％未満、より具体的には約３．５％以下、とりわけ約２％以下として得る場合においては、加えるアンモニアの量は、該重硫酸アンモニウムに対して、約０．２〜約１．４倍モルとすることが好ましい。
【００２１】
アンモニア源としては、アンモニアガス、液体アンモニア、アンモニア水溶液のいずれを用いてもよいが、中和後に濃縮操作を行う場合には、アンモニアガスまたは液体アンモニアの適用が推奨される。
【００２２】
中和後に得られるスラリーからは濾過等の操作により、硫酸アンモニウムの結晶、または硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムとを含む硫酸塩の結晶を分離し、製品となる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を得る。分離された硫酸アンモニウム等の塩の結晶に無視できない量の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が含まれている場合には、該塩の結晶を適量の水で洗浄し、その洗浄濾液を油層の中和工程に戻したり、該塩の結晶を加水分解反応後に分液した水層に混合したりして、含有された２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を回収してもよい。
【００２３】
又、濾過等による分離操作の前に濃縮を行ってもよく、それにより、得られる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸中の硫酸アンモニウム残存量をより少なくすることができる。例えば、スラリー中の水分含量を約１０重量％以下になるまで濃縮した後に濾過等の分離操作を行えば、さらなる操作を加えることなく、製品中の硫酸アンモニウム含量を、硫酸イオン（ＳＯ4 2-イオン）換算量で約１重量％以下にすることができる。濾過時間を短縮したい場合にはスラリーの温度を上げるのが最も効果的である。
【００２４】
又、油層に加えるアンモニアの量と分離操作の前のスラリー中の水分含量を調整すれば、より高品質の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。例えば、製品（電位差滴定による２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含有量が約８９重量％となるように水を含ませて調整してから測定）中の硫酸イオン濃度が１重量％以下で、かつ取り扱いに優れている約９０ｃＳｔ以下の動粘度を有する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。
【００２５】
中和に用いるアンモニアの量が少ない場合には、製品中に含まれる硫酸イオン濃度が高くなり、他方、アンモニアを過剰に加えすぎた場合には、製品の動粘度が高くなることがある。また、分離操作前のスラリー中の水分含量が高いと、製品中に含まれる硫酸イオン濃度と動粘度が共に高くなる傾向にある。それゆえ、製品の動粘度と硫酸イオン濃度のどちらもが低い製品を得ようとする場合には、適量の少量のアンモニアで中和し、その後、濃縮操作で多くの水分をスラリーから留去するようにすればよい。
【００２６】
例えば、分液後の油層中に含まれる重硫酸アンモニウムに対し、約０．２〜１．４モル当量のアンモニアを加え、さらにスラリー中の水分含量が３．５重量％以下になるまで濃縮した後に分離操作を行えば、さらなる操作を行うことなく、硫酸イオン濃度（ＳＯ4 2-イオン）が約１重量％以下であり動粘度が約９０ｃＳｔ以下である２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸（電位差滴定による２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含有量が約８９重量％となるように水を含ませて調整してから測定）を得ることができる。
【００２７】
中和の管理を簡便にするためにｐＨの値を用いて管理してもよい。その場合には、２５℃における油層のｐＨが約０．４〜約２の間になるようにアンモニアを加えれば、上記の高品質の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。尚、中和の操作は高温で行っても差し支えなく、高温時におけるｐＨで管理してもよい。
【００２８】
また、分液後の油層に含まれる重硫酸アンモニウムに対し、約０．２〜約１．４モル当量のアンモニアを加え（あるいは２５℃における油層のｐＨが約０．４〜約２の間になるまでアンモニアを加え）、さらにスラリー中の水分含量が約２重量％以下になるまで濃縮した後に分離操作を行えば、さらなる操作を行うことなく、製品中の硫酸イオン濃度を約１重量％以下で、且つ動粘度が約８０ｃＳｔ以下である２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸（電位差滴定による２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含有量が約８９重量％となるように水を含ませて調整してから測定）を得ることができる。
【００２９】
本発明においては、分液して得た水層を濃縮及び／又は冷却し、次いで濾過等の操作を行うことにより、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含む塩を析出物として分離し、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含む水溶液を得る（工程（Ｅ））。該水溶液には２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が含まれている。その一部あるいは全量は、そのまま又は水分含量が調整された後、工程（Ｂ）における加水分解反応の添加液として利用される（工程（Ｆ））。該水溶液中の重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの含有割合は、上記硫酸アンモニウム等の塩の析出物を得る際の、濃縮及び／又は冷却の晶析条件等を調整することにより変えることができる。晶析の最適条件は水層中の硫酸アンモニウム等の塩の組成に大きく依存するので、例えば冷却により塩を析出させる場合においては、実際に得られた水層における硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの溶解度曲線を予め作成し、冷却温度とその時に得られる濾液の塩組成を推定することで、適当な晶析条件を決定すればよい。
【００３０】
得られた塩の結晶は、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの混合物であるため、硫酸アンモニウムとして回収しようとする際には、それをアンモニアで中和し回収すればよい。用いるのはアンモニアガス、液体アンモニア、アンモニア水溶液のいずれでも構わないが、結晶中に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が少量含まれている場合には、中和と洗浄を兼ねてアンモニア水溶液とその結晶を接触させ、ついで濾過等に分離操作をすると、液側に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を回収することができる。
【００３１】
また、アンモニアによるかかる中和操作は、油層中和後のスラリーから分離された硫酸アンモニウム塩など、他工程で発生した硫酸アンモニウム等の塩を併せてから行ってもよい。そのようにすることで、複数の個所で発生した硫酸アンモニウム等の塩をまとめて取り扱うことができる。
【００３２】
かかる中和操作で得られた硫酸アンモニウムには、少量の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が含まれている。この硫酸アンモニウムの水溶液に対しては、活性炭と接触させた後、晶析等の操作を行うと、高品質で結晶状の硫酸アンモニウムを副産物として得ることができる。この場合には２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が活性炭に吸着されて、硫酸アンモニウム回収系の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の蓄積を防ぐばかりではなく、スルフィド類などの臭気成分の除去も可能になる。もちろん、アンモニアで中和する前の、硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムの混合水溶液の状態で、活性炭と接触させても同様の効果が期待できる。
【００３３】
本発明の一実施形態を、ブロック手法により示したフローシート（図１）を用いて説明すると以下の通りとなる。
まず反応容器内に濃硫酸を仕込み、これに２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリルを滴下し、滴下後１〜２時間保持して水和反応を行なう。このときの液温は４０〜７０℃である。次いで、後記する方法により得た、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含む水溶液を添加して１１５℃に加熱し、２〜５時間保持して加水分解反応を行なう。
【００３４】
次いで、反応液を静止して２層に分液した後、油層と水層とに分ける。
該油層にはアンモニアを加えて、溶存する重硫酸アンモニウムを硫酸アンモニウムへと中和し、スラリーを得る。次いでこのスラリーの液体部の水分含量が１０重量％以下、好ましくは３重量％以下、より好ましくは２重量％以下になるまで濃縮した後、濾過操作により硫酸アンモニウム塩を除去して、濾液側に２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製品を得る。
【００３５】
水層は、冷却及び／又は濃縮して晶析操作を行った後、濾過を行い、析出した重硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを分離して、濾液側に硫酸アンモニウムと重硫酸アンモニウムと２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含んだ水溶液を得る。この水溶液は水分を調整した後、加水分解反応時に添加する水溶液として循環使用する。
【００３６】
上記濾過操作で得られた析出硫酸アンモニウムには重硫酸アンモニウムが含まれているため、これを硫酸アンモニウムとして有効活用する場合には、アンモニアで中和して全量を硫酸アンモニウムとして回収する。また該析出塩には２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が付着しているが、これはアンモニア中和後に水で洗浄して回収、又は該中和にアンモニア水溶液を用いて中和と洗浄の操作を兼ねることにより回収することができる。
【００３７】
以上、詳述した如く、本発明方法によれば、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の製造において、
（１）２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドの加水分解反応工程に、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを含んだ水溶液を添加することにより、生成した２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を含有する反応液が油層と水層の２層へと、分液が促進されることより、有機溶媒を必要とせずに高品質の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を分離することが可能とし、また
（２）分液で得られた水層は、簡単な操作の後、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムの水溶液として再び反応系にリサイクルすることを可能とした
ものである。このことにより、本発明方法においては、有機溶剤をを必要とせずに、排水負荷の極めて小さなプロセスの構築を可能ならしめたものであり、製造コストの低減のみならず環境保護の観点からもその産業上の価値はきわめて大きいものである。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例により本発明方法を更に具体的に説明するが、本発明方法はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
７０％硫酸水溶液１９６．８ｇ（１．４モル）に、攪拌下、８９．２％の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液２９４．１ｇ（２．０モル）を３０分かけて滴下した。このとき液の内温は５０℃前後になるように調節し、滴下後も５０℃に保持しながら、さらに２時間攪拌し、水和反応を行った。
【００３９】
次いでこの溶液に
（ａ）２２８．７ｇの水
（ｂ）９４．０ｇの重硫酸アンモニウムを２２８．７ｇの水に溶解させた溶液
（ｃ）９４．０ｇの重硫酸アンモニウムと３９．６ｇの硫酸アンモニウムを２２８．７ｇの水に溶解させた溶液
（ｄ）９４．０ｇの重硫酸アンモニウムと５２．８ｇの硫酸アンモニウムを２２８．７ｇの水に溶解させた溶液、又は
（ｅ）９４．０ｇの重硫酸アンモニウムと７９．３ｇの硫酸アンモニウムを２２８．７ｇの水に溶解させた溶液
を添加して、攪拌しながら１１５℃に保持し、加水分解反応を行った。このときの加水分解反応の(（ａ）〜（ｅ）に記載の溶液を添加してからの)経時変化を、表１に、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンアミドへの転化率で示す。分析は液体クロマトグラフでおこなった。
【００４０】
【表１】
0003932755.tif 000002
【００４１】
実施例２
実施例１の（ａ）〜（ｅ）の各条件で得られた加水分解反応後の液を静止して２層に分液した。次いで７０℃に保温し、静置して油層と水層を分離してから、それぞれの２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸（以下、表にはＨＭＢＡと略記する）、重硫酸アンモニウム、硫酸アンモニウムの各含有量を分析した。その結果を油層については表２に、また水層については表３に示す。
尚、油層・水層の成分分析は、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸は液体クロマトグラフで、重硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムについてはイオンクロマトグラフで定量した。単位は全てモルである。
【００４２】
【表２】
（油層の成分）
0003932755.tif 000003
【００４３】
【表３】
（水層の成分）
0003932755.tif 000004
【００４４】
実施例３
実施例２の（ｃ）で得られた油層（４５６．１ｇ）中の重硫酸アンモニウムを十分な量の２５％濃度のアンモニア水（４５ｇ）で中和した。この液を６分割して、表４中に示す濃度率まで濃縮した後、室温まで冷却し、濾過操作により製品２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を濾液として得た。各濃縮率条件で得られた製品中の水分含量と硫酸イオン濃度を表４に示す。
尚、硫酸イオン濃度はイオンクロマトグラフを、水分含量はカールフィッシャー水分計を用いて測定した。
【００４５】
【表４】
0003932755.tif 000005
【００４６】
実施例４
以下の▲１▼〜▲４▼の操作を実施した。
▲１▼  ８８．７％濃度の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液１４８ｇ（１．０モル）を、７１％硫酸９６．６ｇ（０．７モル）に、攪拌下、３０分かけて滴下し、その後攪拌下９０分保持した。
▲２▼  重硫酸アンモニウム７０ｇ（０．６モル）、硫酸アンモニウム３３ｇ（０．２５モル）、水１１４ｇを用いて硫酸塩水溶液を調整し、これを▲１▼で得られた反応液に加え、１１５℃で４時間反応させた。反応後の液を静止して２層（油層と水層）に分液し、それぞれ分離した。
▲３▼  ▲２▼で得られた油層に１３．６ｇの２５％アンモニア水溶液（０．２モル）を加えた後、減圧下で油層の液体部の水分濃度が１０％以下になるまで濃縮した。その後濾過により濾液側に製品２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸を、そしてケーキ側に硫酸アンモニウムを得た。
▲４▼  ▲２▼で得られた水層を、３０℃まで冷却した後、析出した硫酸アンモニウムを濾過操作で分離した。液中の硫酸塩の組成・量が一定なるように濾液の約５〜約１０％を系外に排出し、残った濾液に対してその中の水の量が１１４ｇになるように水を加えて、硫酸塩水溶液を調製した。
▲２▼において、重硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを用いて調整した水溶液を用いる代わりに、▲４▼で調製した硫酸塩水溶液を用いる以外は、上記と同様にして、上記▲１▼〜▲４▼の操作を３回繰り返した。
以上４回の繰り返し実験における各実験での油層および水層中の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量（二量体も含む、単位はモル）を表５に示す。分析は液体クロマトグラフで行った。
【００４７】
【表５】
0003932755.tif 000006
４回の繰り返し実験における、▲２▼で添加した硫酸塩水溶液中の重硫酸アンモニウム（モル）と硫酸アンモニウム（モル）の割合、▲２▼で得られた水層中の重硫酸アンモニウム（モル）と硫酸アンモニウム（モル）の割合、及び▲４▼において水層から分離された硫酸塩結晶中の重硫酸アンモニウム（モル）と硫酸アンモニウム（モル）の割合を、表６に示す。分析はＮａＯＨによる中和滴定とイオンクロマトグラフの組み合わせにより行なった。
【００４８】
【表６】
0003932755.tif 000007
＊：重硫酸アンモニウム／硫酸アンモニウムのモル比
【００４９】
表５・表６に示した結果から、反応後に得られる油層と水層の組成、ならびに、水層から晶析操作により分離される硫酸塩水溶液と硫酸塩結晶の組成は、各回とも安定していることがわかる。
又、表７に、４回の繰り返し実験で得られた製品の組成を示す。２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸、及びその２量体については液体クロマトグラフで、硫酸イオンについてはイオンクロマトグラフで、水分含量はカールフィッシャー水分計で分析した。着色はガードナースケールで表示した。
【００５０】
【表７】
0003932755.tif 000008
【００５１】
４回目の操作のみ▲３▼の操作での濃縮が十分でなかったため、製品に硫酸イオンが多く含まれることになったが、概ね一定した組成の製品が得られている。
【００５２】
実施例５
以下の▲１▼〜▲８▼の操作を、１回目の実験として実施した。
▲１▼  197.9gの69.3%硫酸水溶液（1.4モル）に、攪拌下、293gの89.6%２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタンニトリル水溶液（2.0モル）を30分かけて滴下し、その後さらに90分間攪拌保持した。
▲２▼  重硫酸アンモニウム140g（1.2モル）、硫酸アンモニウム66g（0.5モル）、水228gを用いて硫酸塩水溶液を調製し、これを▲１▼で得られた反応液に加え、115℃で4時間反応させた。反応後の液を静止して2層に分液し、それぞれ分離した。
▲３▼  油層に、▲４▼で得られた洗浄濾液（但し、１回目の実験では使用しない）と25%アンモニア水溶液20gを加え、減圧下で油層の液体部の水分が10%以下になるまで濃縮した。その後濾過により濾液側に製品、そして析出側に硫酸アンモニウム塩結晶を得た。
▲４▼  ▲３▼の硫酸アンモニウム塩を30gの水で洗浄・濾過して、硫酸アンモニウム塩と洗浄濾液を得た。
▲５▼  水層は25℃まで冷却した後、析出した硫酸アンモニウム塩を濾過操作で分離した。液中の硫酸塩の組成・量が一定なるように濾液の０〜約１０％を系外に排出した。濾液中の水が228gになるように水を加え、硫酸塩水溶液を調製した。
▲６▼  ▲４▼と▲５▼で生じた硫酸アンモニウム塩、濾液の一部を300〜400gの水に溶解し、▲８▼で得られる濾液（但し、１回目の実験では使用しない）と、30〜40gの25%アンモニア水溶液を加えて硫酸アンモニウム水溶液を得た。
▲７▼  ▲６▼の硫酸アンモニウム水溶液に6〜7g（水溶液の1重量%相当）の活性炭を加え、室温で1時間攪拌して濾過した。
▲８▼  ▲７▼の濾液を減圧下にて、40%の濃縮率になるまで濃縮した。その後室温で濾過して硫酸アンモニウム結晶を得た。
▲２▼において、重硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを用いて調製した水溶液を用いる代わりに、▲５▼で調製した硫酸塩水溶液を用いる以外は、上記と同様にして、上記▲１▼〜▲８▼の操作を、５回繰り返した。
以上、6回の繰り返し実験における、各実験での▲３▼での製品の得量、収率、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量（二量体も含む、モル）を表８に示す。分析は液体クロマトグラフで行った。
【００５３】
【表８】
0003932755.tif 000009
【００５４】
表８において、１回目と４回目の収率が低くなっている。１回目に関しては、油層濃縮後の濾過操作により生じる硫酸塩結晶に付着した２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が２回目以降に持ち越されるためである。４回目に関しては他の回と比べて濾過時間を短く設定したため、２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸が硫酸塩結晶に多く付着したためである。いずれにしても、付着したＨＭＢＡのほとんどは次回へ回収されるため、２回目以降の平均収率は９７%以上と高いものである。
以下、6回の繰り返し実験における、▲４▼で得られた洗浄濾液の量と洗浄濾液中に含まれる２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量（二量体も含む、モル）を表９に示す。
【００５５】
【表９】
0003932755.tif 000010
【００５６】
以下、6回の繰り返し実験における▲５▼で調製した硫酸塩水溶液（次の実験の▲２▼で用いたもの）の組成（モル）を表１０に示す。各硫酸塩の分析はイオンクロマトグラフで行った。
【００５７】
【表１０】
0003932755.tif 000011
又、6回の繰り返し実験における、▲６▼で得られた硫酸アンモニウム水溶液中の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量（二量体も含む、モル）と、▲７▼の活性炭処理後の溶液中に含まれるに２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸（二量体も含む、モル）の量を表１１に示す。
【００５８】
【表１１】
0003932755.tif 000012
又、6回の繰り返し実験における、▲８▼で得られた硫酸アンモニウム結晶の臭気成分（ジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィド）の濃度を表１２に示す。臭気成分の分析はヘッドスペースガスクロマトグラフィーでおこなった。
【００５９】
【表１２】
0003932755.tif 000013
【００６０】
実施例６
実施例4の▲１▼▲２▼と同様の操作を実施し、油層を得、25%アンモニア水溶液0〜8.6g（▲２▼で用いた重硫酸アンモニウムに対し、約0〜1.2モル当量相当）で中和し、エバポレーターで水を留去した。このスラリーを70℃でろ過し、ろ液の水分と２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量を測定した。
次いで、ろ液に対し、その中の２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量が89.0重量%になるように、水を加えて製品を調製した。
２−ヒドロキシ−４−メチルチオブタン酸の含量測定には電位差滴定を用いた。水分はカールフィッシャー、硫酸イオンはイオンクロマトグラフ、動粘度はキャノンフェンスケ（２５℃）で測定した。
このときのアンモニア量、２５℃における油層のpH、ろ液の水分（重量%）、製品の硫酸イオン濃度（重量%）、動粘度（cSt）を表１３に示す。
【００６１】
【表１３】
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*：単位は油層中の重硫酸アンモニウムに対するモル当量。
−：未測定
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の一実施態様を、ブロック手法により示したフローシートである。
【図１】
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