氰醇水解法合成蛋氨酸羥基類似物的分離純化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種化工產(chǎn)品的分離純化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蛋氨酸羥基類似物（MethionineHydroxyAnalogue,MHA)是一種酸性很強的液 體有機酸，含水量12%，含活性蛋氨酸羥基類似物88%(包括含量至少為65%的2-羥基-4-甲 硫基丁酸單體，以及含量不超過23%的2-羥基-4-甲硫基丁酸二聚體和多聚體)。在家禽 飼養(yǎng)中，蛋氨酸羥基類似物顯示出類似于已知的起刺激生長作用的氨基酸的性質(zhì)，因此成 為動物飼料的重要添加劑。
[0003] 蛋氨酸羥基類似物的合成方法之一為氰醇水解法，是將甲硫基丙醛與氫氰酸反應(yīng) 得到2-羥基-4-甲硫基丁腈，后者在硫酸作用下水合生成2-羥基-4-甲硫基丁酰胺，再進 一步在硫酸作用下水解得到包含蛋氨酸羥基類似物、硫酸銨和硫酸氫銨的水解液。從2-羥 基-4-甲硫基丁腈水解液中分離純化蛋氨酸羥基類似物的方法已有很多報道。例如： 一種方法是將2-羥基-4-甲硫基丁腈水解液加入與水不混溶的有機溶劑如酮、醚等進 行萃取，將蛋氨酸羥基類似物萃取到有機溶劑中，然后蒸除有機溶劑，得到蛋氨酸羥基類似 物，而含硫酸銨的水相通過減壓濃縮、冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨。該方法的問題在于使用有機 溶劑萃取，不僅存在有機溶劑的損失，而且有機溶劑和蛋氨酸羥基類似物會在水相中殘留， 從而導致外排水的C0D偏高，生化難以處理；得到的蛋氨酸羥基類似物中也會含有有機溶 劑，必須將其在高真空狀態(tài)下蒸餾或向其中通入蒸氣以降低有機溶劑的含量，這些都導致 該方法的成本和能耗較高。
[0004] -種方法是將2-羥基-4-甲硫基丁腈水解液加氨中和后在加熱條件下分層，得 到有機層和水層；將有機層濃縮至幾乎無水，離心，上層液體加水稀釋得到蛋氨酸羥基類似 物，下層固體經(jīng)有機溶劑洗滌、干燥得到硫酸銨；將水層濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，固體經(jīng)有機 溶劑洗滌、干燥得到硫酸銨；兩次固體的有機溶劑洗滌液合并，蒸除有機溶劑后加水稀釋得 到蛋氨酸羥基類似物。該方法的問題在于使用了有機溶劑，在蒸除有機溶劑時、回收有機溶 劑進行除水精餾時都會導致有機溶劑的損失，固體硫酸銨中也會夾帶部分有機溶劑，這些 都導致該方法的成本較高；同樣的，蒸除有機溶劑后得到的蛋氨酸羥基類似物中也會含有 有機溶劑，必須將蛋氨酸羥基類似物在高真空狀態(tài)下蒸餾或向其中通入蒸氣以降低有機溶 劑的含量，這些都導致該方法的能耗較高；此外，該方法需要配置有機溶劑的除水精餾設(shè)備 等，設(shè)備投資也較大。
[0005] -種方法是向2-羥基-4-甲硫基丁腈水解液中加入硫酸銨或硫酸氫銨使分層明 顯，分別得到有機層和水層；水層經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨；有機層經(jīng)加氨中和、濃縮 至幾乎無水、沉淀硫酸銨，得到蛋氨酸羥基類似物。該方法的問題在于：得到的硫酸銨夾帶 蛋氨酸羥基類似物的量較大，尤其是從有機層中分離純化得到的硫酸銨，其蛋氨酸羥基類 似物的含量達到了 10%左右，這樣的硫酸銨具有難聞的氣味，并且具有一定的黏性，難以干 燥，幾乎沒有價值，也導致了蛋氨酸羥基類似物的損失較大、收率較低。
[0006] 一種方法是在2-羥基-4-甲硫基丁腈水解時加入硫酸氫銨，所得水解液通過分層 得到有機層和水層，有機層經(jīng)過濃縮分別得到蛋氨酸羥基類似物與硫酸氫銨、硫酸銨，所得 硫酸氫銨及硫酸銨與水層混合后，加入與水混溶的有機溶劑來沉積硫酸銨，進而分離得到 硫酸銨和含有硫酸氫銨的溶液。該方法雖然能夠得到較純的硫酸銨，并且可以回收再利用 硫酸氫銨，但其使用了與水混溶的有機溶劑如甲醇等，從而導致了該有機溶劑的回收困難、 使用量及損失量較大等問題。再者，從有機層中分離出的硫酸銨含有一定量的蛋氨酸羥基 類似物，這部分硫酸銨與水層混合后，當加入與水混溶的有機溶劑如醇時，必然導致醇與蛋 氨酸羥基類似物發(fā)生酯化反應(yīng)，此時如果回收蛋氨酸羥基類似物，則存在蛋氨酸羥基類似 物的質(zhì)量問題，而如果外排，則導致蛋氨酸羥基類似物的損失以及環(huán)保問題。
[0007] -種方法是向2-羥基-4-甲硫基丁腈水解液中加入無機堿氫氧化鈉，分層，得到 有機層和水層，有機層經(jīng)減壓濃縮，過濾，分別得到蛋氨酸羥基類似物和固體硫酸鹽。該方 法會產(chǎn)生大量的難以處理的固廢(主要為硫酸銨和硫酸鈉）以及含鹽廢水(主要含硫酸鈉、 硫酸銨以及蛋氨酸羥基類似物)，且該方法未提及水層的處理以及含有蛋氨酸羥基類似物 的硫酸鹽的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種氰醇水解法合成蛋氨酸羥基類似物的分離 純化方法，簡便易行，不使用任何有機溶劑，且副產(chǎn)的硫酸銨能夠達到市售要求。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 氰醇水解法合成蛋氨酸羥基類似物的分離純化方法，包括以下步驟： 1) 將2-羥基-4-甲硫基丁腈在硫酸作用下水解得到的包含蛋氨酸羥基類似物、硫酸銨 和硫酸氫銨的水解液加氨中和使體系中的硫酸氫銨轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@，硫酸銨過飽和析出，分 層，得到有機層I和包含硫酸銨固體的水層I; 2) 將有機層I濃縮除水，析出硫酸銨固體，固液分離，所得液體加水稀釋得到商品級蛋 氨酸羥基類似物，所得硫酸銨固體備用； 3) 將包含硫酸銨固體的水層I與步驟2)所得硫酸銨固體混合，分層，得到有機層II和 包含硫酸銨固體的水層II; 4) 將包含硫酸銨固體的水層II進行固液分離，所得固體干燥后得到商品級硫酸銨。
[0010] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，飽和的硫酸銨能夠促使蛋氨酸羥基類似物與水相更好的分層，而且 當加熱到一定的溫度，分相較低溫更加明顯。因此，本發(fā)明方法是利用蛋氨酸羥基類似物在 飽和硫酸銨水溶液中溶解度低，并且在較高溫度下溶解度更低的原理，通過飽和硫酸銨水 溶液以及較高溫度來更好地分離純化氰醇水解法合成的蛋氨酸羥基類似物。
[0011] 步驟1)中所述分層優(yōu)選在溫度30~100°c條件下進行，更優(yōu)選在溫度50~80°C條件 下進行。較高的溫度對各相的明顯分離是有利的。溫度過低，有機層和水層之間乳化明顯， 不能完全分層；溫度過高，待分層溶液又容易報廢。
[0012] 步驟2)中所述濃縮除水優(yōu)選采用減壓蒸餾方式，濃縮至含水量不高于5%，更優(yōu)選 濃縮至含水量不高于3%。
[0013] 步驟2)中所述固液分離優(yōu)選采用離心方式，離心轉(zhuǎn)速不低于1500r/min，離心溫 度為25~80°C;更優(yōu)選的，離心轉(zhuǎn)速不低于2000r/min，離心溫度為45~80°C。蛋氨酸羥基 類似物具有粘性，溫度過低時不容易離心；而蛋氨酸羥基類似物有硫化物的難聞氣味，溫度 過高時離心，該氣味又容易逸出影響環(huán)境。
[0014] 優(yōu)選的，步驟3)是將包含硫酸銨固體的水層I與步驟2)所得硫酸銨固體混合后， 先在30~100°C條件下攪拌洗滌硫酸銨固體，再在30~100°C條件下分層。更優(yōu)選的，步驟3) 是將包含硫酸銨固體的水層I與步驟2)所得硫酸銨固體混合后，先在50~80°C條件下攪拌 洗滌硫酸銨固體，再在50~80°C條件下分層。較高的溫度對各相的明顯分離是有利的。溫 度過低，有機層和水層之間乳化明顯，不能完全分層；溫度過高，待分層溶液又容易報廢。
[0015] 優(yōu)選的，步驟3)中得到的有機層II與下批次有機層I進行套用。
[0016] 優(yōu)選的，步驟4)中固液分離余下的母液與下批次包含硫酸銨固體的水層I進行套 用。
[0017] 優(yōu)選的，步驟1)中所述2-羥基-4-甲硫基丁腈在硫酸作用下水解得到的包含蛋 氨酸羥基類似物、硫酸銨和硫酸氫銨的水解液是采用以下方法得到：將甲硫基丙醛與濃度 為2〇Wt°/『95Wt%的氫氰酸水溶液在催化劑作用下反應(yīng)得到含有2-羥基-4-甲硫基丁腈的 反應(yīng)液，催化劑為氰化鈉、氰化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或多種， 甲硫基丙醛與氫氰酸的投料摩爾比為1:1. 〇~l. 1 ;含有2-羥基-4-甲硫基丁腈的反應(yīng)液再 在濃度為65wt°/『85Wt%的硫酸水溶液中發(fā)生水合反應(yīng)得到含有2-羥基-4-甲硫基丁酰胺 的反應(yīng)液，所得反應(yīng)液加水稀釋至硫酸濃度為40wt%~50wt%后進一步發(fā)生水解反應(yīng)，即得 到包含蛋氨酸羥基類似物、硫酸銨和硫酸氫銨的水解液，2-羥基-4-甲硫基丁腈與硫酸的 投料摩爾比為1:0. 6~1. 0。采用上述優(yōu)選的合成方法，通過調(diào)節(jié)氫氰酸水溶液的濃度、水合 反應(yīng)與水解反應(yīng)中硫酸水溶液的濃度，可以保證2-羥基-4-甲硫基丁腈水解液在加氨中和 使硫酸氫銨轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@后，硫酸銨過飽和，進而利用蛋氨酸羥基類似物在飽和硫酸銨水 溶液中溶解度低，并且在較高溫度下溶解度更低的原理，通過飽和硫酸銨水溶液以及較高 溫度來更好地分離純化氰醇水解法合成的蛋氨酸羥基類似物。
[0018] 優(yōu)選的，所述甲硫基丙醛與氫氰酸水溶液的反應(yīng)