СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-МЕТИЛТИОПРОПАНАЛЯ
METHOD OF PRODUCING 3-METHYLTHIOPROPANAL

Настоящее изобретение относится к способу получения 3-метилтиопропаналя путем взаимодействия акролеина с метилмеркаптаном. 3-Метилтиопропаналь полезен в качестве промежуточного соединения при получении метионина в качестве кормовой добавки, его гидроксианалога (например, 2-гидрокси-4-метилтиобутановой кислоты) и тому подобного.
Способ проведения реакции между акролеином и метилмеркаптаном с использованием кислотно/основного смешанного катализатора обычно известен как один из способов получения 3-метилтиопропаналя. Например, в патенте США № 2776996 описывается способ подачи акролеина и кислоты в смесь, которую получили в результате перемешивания метилмеркаптана и основания при мольном соотношении кислота/основание в диапазоне от 0,05 до 10. В патенте Великобритании № 1166961 описывается способ подачи метилмеркаптана в смесь акролеина, кислоты и основания и способ совместной подачи акролеина, метилмеркаптана, кислоты и основания. В обоих способах патента Великобритании основание используют в количестве, избыточном по отношению к количеству кислоты. Кроме этого, патент США № 6031138 описывает способ совместной подачи акролеина, метилмеркаптана, кислоты и основания при использовании основания в количестве, эквимолярном количеству кислоты.
Однако в результате осуществления данных способов возникают проблемы, связанные с тем, что наблюдается тенденция к получению побочных продуктов, отличающихся высокими температурами кипения, и с тем, что получающиеся в результате 3-метилтиопропанали необязательно обладают удовлетворительным качеством.
Задачей настоящего изобретения является создание способа получения 3-метилтиопропаналя высокого качества за счет исключения образования побочных продуктов, отличающихся высокой температурой кипения.
Заявитель настоящего изобретения провел интенсивные исследования и в результате обнаружил, что если акролеин, метилмеркаптан, кислотное соединение и основное соединение смешать, контролируя соотношение количеств основного соединения и кислотного соединения, то можно будет подавить получение побочных продуктов, отличающихся высокой температурой кипения, таких как 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналь и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналь, и тем самым добиться решения упомянутой выше задачи. Настоящее изобретение было сделано на основе такого открытия.
То есть настоящее изобретение предлагает способ получения 3-метилтиопропаналя, причем способ включает стадию подачи в реакционную систему акролеина и метилмеркаптана одновременно или последовательно по отношению к кислотному соединению и основному соединению для проведения реакции между акролеином и метилмеркаптаном, где основное соединение используют в количестве, приблизительно равном 0,3 моля или менее на один моль кислотного соединения.
В настоящем изобретении акролеин, метилмеркаптан, кислотное соединение и основное соединение подают в реакционную систему (такую как реактор) таким образом, что акролеин и метилмеркаптан взаимодействуют друг с другом с образованием реакционной смеси, содержащей 3-метилтиопропаналь. Акролеин и метилмеркаптан можно подавать совместно или поочередно по отношению к кислотному соединению и основному соединению. Например, акролеин, метилмеркаптан, кислотное соединение и основное соединение подают в реакционную систему по отдельности, но почти в одно и то же время. В альтернативном варианте, как говорится ниже, акролеин, метилмеркаптан и смесь кислотного соединения с основным соединением можно подавать в реакционную систему по отдельности, но в одно и то же время. Кроме этого, акролеин и метилмеркаптан можно подавать в кислотное соединение, в которое после этого добавляют основное соединение. Акролеин и метилмеркаптан можно подавать в основное соединение, в которое после этого добавляют кислотное соединение. Упомянутые выше исходные вещества можно подавать в реакционную систему периодически.
Реакцию можно проводить, непрерывно подавая упомянутые выше исходные вещества в реакционную систему, а получающуюся в результате реакционную смесь отводить из системы реактора.
Метилмеркаптан можно использовать приблизительно с тем же самым мольным количеством, что и акролеин. С точки зрения подавления неприятного запаха у получающегося в результате 3-метилтиопропаналя предпочтительно использование акролеина в количестве, несколько большем по сравнению с количеством метилмеркаптана. Например, метилмеркаптан предпочтительно используют в количестве в диапазоне от 0,95 до 0,99 моль на один моль акролеина.
Кислотным соединением, используемым в настоящем изобретении, может быть любая из неорганических кислот и органических кислот. Примеры неорганической кислоты включают оксокислоту, такую как серная кислота и фосфорная кислота; и галогенводород, такой как фторводород, хлорводород и бромводород. Примеры органической кислоты включают алифатическую одноосновную карбоновую кислоту, такую как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, октановая кислота, акриловая кислота, трихлоруксусная кислота и трифторуксусная кислота; алифатическую многоосновную карбоновую кислоту, такую как щавелевая кислота, янтарная кислота и адипиновая кислота; ароматическую одноосновную карбоновую кислоту, такую как фенилуксусная кислота, бензойная кислота, коричная кислота, фуранкарбоновая кислота и тиофенкарбоновая кислота; и ароматическую многоосновную карбоновую кислоту, такую как фталевая кислота; сложный моноэфир серной кислоты; и сульфоновую кислоту. Среди них предпочтительной кислотой является карбоновая кислота.
Примеры основного соединения включают неорганическое основание, такое как аммиак, гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат аммония, карбонат натрия, карбонат калия, гидрокарбонат натрия, гидрокарбонат калия, ацетат аммония, ацетат натрия и ацетат калия; и азотсодержащее органическое основание, такое как пиперидин, триэтиламин, триэтаноламин, пиридин, хинолин, уротропин и N,N-диметиланилин.
В настоящем изобретении основное соединение используют в количестве, равном приблизительно 0,3 моля или менее на один моль кислотного соединения. В результате такого контактирования количественного соотношения основного соединения и кислотного соединения можно почти полностью исключить получение побочных продуктов, отличающихся высокой температурой кипения, таких как 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналь и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналь, и получать 3-метилтиопропаналь высокого качества. Основное соединение можно использовать в количестве, по меньшей мере, равном приблизительно 0,05 моль на один моль кислотного соединения. Основное соединение предпочтительно используют в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 моль до приблизительно 0,25 моль на один моль кислотного соединения.
Кислотное соединение можно использовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,001 моль до 0,05 моль и предпочтительно его использовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,005 моль до приблизительно 0,02 моль на один моль метилмеркаптана.
Кислотное соединение и основное соединение можно подавать в реакционную систему отдельно друг от друга или вместе. С точки зрения оперативности и тому подобного предпочтительно предварительно смешать оба этих соединения друг с другом с получением смеси, которую используют в качестве подаваемого запаса исходного сырья. Кроме этого, в настоящем изобретении при необходимости можно использовать и компоненты, отличные от описанного выше сырья, такие как растворитель, инертный по отношению к реакции.
Реакцию можно проводить при температуре в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 100°С, предпочтительно ее осуществляют при температуре в диапазоне от приблизительно 60°С до приблизительно 80°С в течение периода времени, например, в пределах от 10 минут до 24 часов. Реакцию можно проводить в любых условиях, выбираемых из пониженного давления, нормального давления и повышенного давления.
Дальнейшую обработку получающейся в результате реакционной смеси, содержащей 3-метилтиопропаналь, можно, соответственно, проводить, используя один из известных способов. Например, реакционную смесь можно подвергнуть перегонке таким образом, чтобы выделить и/или очистить 3-метилтиопропаналь из смеси.
В соответствии с настоящим изобретением из акролеина и метилмеркаптана можно получить 3-метилтиопропаналь высокого качества при подавлении образования побочных продуктов, отличающихся высокими температурами кипения.
Описанное таким образом изобретение является очевидным, что может осуществляться различными путями. Такие вариации должны рассматриваться как соответствующие сущности и объему изобретения, и все такие модификации, какие могут стать очевидными для специалиста в соответствующей области, предполагаются попадающими в объем следующей далее формулы изобретения.
Полное описание японской патентной заявки № 2002-282874, поданной 27 сентября 2002 года с представлением описания, формулы изобретения и реферата, во всей своей полноте включается в настоящий документ для справки.
Настоящее изобретение более подробно описывается следующими далее примерами, которые не должны рассматриваться в качестве ограничения объема настоящего изобретения.
Пример 1
Для проведения непрерывной реакции при температуре 70°С при времени пребывания в диапазоне от 45 до 50 минут в реактор петлевого типа, у которого имеется ввод для подачи акролеина, ввод для подачи метилмеркаптана, ввод для подачи смеси уксусная кислота/пиридин и вывод для отвода реакционной смеси, присоединенный к резервуару для хранения, за единичный период времени подавали 100 массовых частей акролеина со степенью чистоты 92% (мас.), 77,9 массовых частей метилмеркаптана и 0,98 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,13. Во время данной операции получающаяся в результате реакционная смесь циркулировала в реакторе петлевого типа со скоростью 2500 массовых частей за единичный период времени.
Реакционную смесь анализировали при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии, получая значения процентных содержаний компонентов смеси по площадям на хроматограмме. В результате процентные содержания компонентов непрореагировавшего сырья, то есть акролеина и метилмеркаптана, были равны 0,049% и 0,004% соответственно; процентное содержание 3-метилтиопропаналя было равно 88,25%; а процентные содержания побочных продуктов с высокой температурой кипения - 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналя - были равны 0,24% и 0,06% соответственно.
Пример 2
Проводили ту же самую операцию, что и в примере 1, за исключением того, что вместо использования 0,98 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,13 подавали 1,03 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,15.
Получающуюся в результате реакционную смесь анализировали при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии, получая значения процентных содержаний компонентов смеси по площадям на хроматограмме. В результате процентные содержания компонентов непрореагировавшего сырья, то есть акролеина и метилмеркаптана, были равны 0,034% и 0,011% соответственно; процентное содержание 3-метилтиопропаналя было равно 88,01%; а процентные содержания побочных продуктов с высокими температурами кипения - 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналя - были равны 0,23% и 0,06% соответственно.
Сравнительный пример 1
Проводили ту же самую операцию, что и в примере 1, за исключением того, что вместо использования 0,98 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,13 подавали 0,73 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,51.
Получающуюся в результате реакционную смесь анализировали при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии, получая значения процентных содержаний компонентов смеси по площадям на хроматограмме. В результате процентные содержания компонентов непрореагировавшего сырья, то есть акролеина и метилмеркаптана, были равны 0,02% и 0,15% соответственно; процентное содержание 3-метилтиопропаналя было равно 89,26%; а процентные содержания побочных продуктов с высокой температурой кипения - 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналя - были равны 0,73% и 0,10% соответственно.
Сравнительный пример 2
Проводили ту же самую операцию, что и в примере 1, за исключением того, что вместо использования 0,98 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,13 подавали 1,45 массовой части смеси уксусной кислоты и пиридина с мольным соотношением уксусная кислота/пиридин 1/0,51.
Получающуюся в результате реакционную смесь анализировали при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии, получая значения процентных содержаний компонентов смеси по площадям на хроматограмме. В результате процентные содержания компонентов непрореагировавшего сырья, то есть акролеина и метилмеркаптана, были равны 0,212% и 0,02% соответственно; процентное содержание 3-метилтиопропаналя было равно 87,79%; а процентные содержания побочных продуктов с высокой температурой кипения - 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналя - были равны 0,41% и 0,12% соответственно.