способ получения фосфата или сукцината 2-амино-4-метилтио- (s-оксо-s-имино)-масляной кислоты

Формула изобретения

1. Способ получения фосфата или сукцината 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с использованием производных 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, отличающийся тем, что водную суспензию сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты подвергают взаимодействию с фосфатами кальция или с сукцинатом кальция в эквимолярном соотношении компонентов.

2. Способ получения фосфата 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты взаимодействием 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с фосфорной кислотой, отличающийся тем, что используют кристаллическую 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляную кислоту и концентрированную 60-100%-ную ортофосфорную кислоту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к синтезу фосфорнокислой или янтарнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты [2-амино-4-(метилсульфонимидоил)-бутановая кислота (JUPAC)], которые используются в сельском хозяйстве в качестве кормовой добавки для животных и птиц с целью увеличения их продуктивности. Их действие основано на активации белкового обмена, в результате чего повышается резистентность организма, ускоряются темпы роста, увеличивается прирост живой массы, улучшается иммунитет, более полно усваиваются корма сельскохозяйственными животными и птицей.

Описан способ получения неорганических, органических, аминных солей, солей щелочных и щелочноземельных металлов 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Эти соли получают взаимодействием водного раствора 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с соответствующими кислотами или гидрооксидами металлов.

Пример получения фосфорнокислой соли: к 50 мл 10%-ной фосфорной кислоты добавляют 9 г 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Раствор выпаривают под вакуумом при 35С до получения осадка. Кристаллизацию завершают при охлаждении до 5С. Продукт отфильтровывают (Патент США №3295949,кл. 71-2.7, 1967).

Недостатком этого метода является низкий выход продукта. При взаимодействии водного раствора 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с 10%-ной фосфорной кислотой наблюдается гидролиз, в результате которого происходит отщепление метилсульфониминогруппы и разрушение продукта. Кроме того, при выделении путем отгонки воды происходит разрушение части продукта, в результате чего снижается выход целевого продукта.

Известен способ получения 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты окислением метионина избытком 30%-ной перекиси водорода в водной среде при температуре 60-65С. Взаимодействием полученного метионинсульфоксида с азидом натрия в среде 98% серной кислоты и 20% олеума при температуре 25-50С получают сернокислую соль 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Реакционную смесь выгружают на лед и разбавляют 4 л воды. Водный раствор пропускают через адсорбционную колонку с ионообменной смолой типа полистиролсульфокислоты. Смолу затем промывают 12 л воды до рН 6-7 и после 2 н. раствором гидроокиси аммония для извлечения целевого продукта из адсорбента. Основная порция продукта выделяется при рН 7 из 800 мл элюата. Выпариванием и последующей сушкой под вакуумом при 50-60С получают продукт с выходом 87,6%. Остаток продукта выделяется из следующих 240 мл элюата при рН 8,5-11 в количестве 7,1%. Общий выход 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты составляет 94,7% (Патент США №3607928, С 07 С 101/00, 1971).

Несмотря на то, что целевой продукт выделяется с достаточно большим выходом, этот метод выделения в промышленных масштабах имеет ряд существенных препятствий, а именно:

- необходимость работы с сильно разбавленными растворами и дополнительными энергетическими затратами на транспортировку (перекачку) водных растворов;

- образование больших объемов сточных вод, требующих обезвреживания;

- двухступенчатое выделение продукта для получения выхода 94,7%;

- короткий срок службы ионообменной смолы;

- частая регенерация адсорбционной колонны;

- использование нескольких адсорбционных колонн для промышленной установки;

В соответствии с патентным источником синтез фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, исходя из метионина, включает следующие химические стадии:

1. Получение метионинсульфоксида окислением метионина перекисью водорода в водной среде:

2. Получение сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты взаимодействием метионинсульфоксида с азидом натрия в среде концентрированной серной кислоты и олеума:

3. Получение 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты взаимодействием сернокислой соли с основанием:

4. Получение фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты взаимодействием 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с фосфорной кислотой:

Цель изобретения сводится к разработке улучшенного способа получения фосфорнокислой или янтарнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с высоким выходом.

Поставленная цель достигается тем, что к водной суспензии сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, полученной в результате окисления метионина перекисью водорода и последующего взаимодействия образовавшегося метионинсульфоксида с азидом натрия в среде концентрированной серной кислоты и олеума, добавляют фосфат кальция или сукцинат кальция в эквимолярном соотношении. В результате образуется фосфорнокислая или янтарнокислая соль 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с количественным выходом, которая легко выделяется в виде водного раствора. Сульфат кальция практически не растворим в реакционной среде, его отфильтровывают и он может быть использован в качестве сырья для строительных материалов.

Для получения 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты к водной суспензии ее сернокислой соли добавляют гидроокись кальция до получения рН 7-7,5. Суспензию перемешивают, фильтруют, фильтрат упаривают досуха, осадок высушивают. При необходимости продукт может быть промыт этанолом или изопропиловым спиртом. Сушку продукта осуществляют на стандартном типовом оборудовании, например в вакуумно-гребковой или распылительной сушилках. Полученная таким методом 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляная кислота может быть использована как самостоятельный целевой продукт и как полупродукт для дальнейшего получения ее солей, в том числе натриевой, калиевой, кальциевой и других.

Авторами для получения фосфорнокислой соли из 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты предложено взаимодействие кислот в твердом виде или в виде пасты.

Перемешивают кристаллическую 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляную кислоту с безводной ортофосфорной кислотой до образования сыпучего порошка. Получают продукт с количественным выходом.

Кристаллическая 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляная кислота взаимодействует с 60-100%-ной концентрированной ортофосфорной кислотой, образуя реакционную массу в виде пасты. Пасту перемешивают, сушат при 65-70С, измельчают. Выход продукта составляет 98%. Изобретение подтверждается следующими примерами. Получение сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)масляной кислоты.

Суспензию, состоящую из 150 г метионина и 92 мл воды, нагревают до 50С и при перемешивании дозируют к ней 85 мл 36%-ного раствора перекиси водорода, с такой скоростью, чтобы температура смеси не превышала 55С. После завершения дозирования реакционную смесь выдерживают при этой температуре 1 ч и охлаждают до 20-25С. Образующуюся пасту высушивают при температуре 75-80С. Получают 165 г метионинсульфоксида.

К смеси, состоящей из 432 г 97%-ной серной кислоты и 432 г 20%-ного олеума, при температуре 40-45С и перемешивании частями добавляют 165 г метионинсульфоксида. Реакционный сосуд продувают азотом и при температуре 40С дозируют в течение 3 ч 67,5 г азида натрия. После завершения дозирования азида натрия реакционную смесь выдерживают 1 час при температуре 40-45С, охлаждают до 20-25С и при перемешивании выливают на 350 мл воды, не допуская повышения температуры выше 50С. Полученную смесь охлаждают до 10-15С и добавляют к ней 1 л этанола. Образовавшуюся суспензию при температуре 10-15С оставляют на несколько часов и фильтруют. Осадок на фильтре промывают холодной водой (250 мл). Получают 365 г влажного осадка, содержащего 245 г сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Полученный продукт суспендируют в 500 мл воды и при перемешивании и температуре не выше 35-40С добавляют 70 г гидроокиси кальция до рН 7,0-7,5. Суспензию перемешивают 1 ч, затем фильтруют. Сульфат кальция промывают водой. Фильтрат упаривают под вакуумом, осадок высушивают и получают 149,5 г 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты с содержанием основного вещества около 94%. Выход составляет 71,5% от теоретического в расчете на исходный метионин.

Пример 1. Получение фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. В смеситель, предназначенный для перемешивания и измельчения сухих смесей, загружают 96 г кристаллической 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты и при перемешивании добавляют 49 г безводной ортофосфорной кислоты. Смесь перемешивают при 40-45С до образования сыпучего порошка. Получают 145 г фосфорнокислой соли соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Выход продукта количественный в пересчете на 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляную кислоту.

Пример 2. Получение фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты.

В смеситель загружают 96 г кристаллической 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты и при перемешивании дозируют 49 г ортофосфорной кислоты в виде водного раствора с концентрацией 60%. Образующуюся пасту перемешивают в течение 10-15 мин, сушат при температуре 65-70С и измельчают. Получают 142,5 г фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Выход составляет 98% от теоретического в пересчете на исходную 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляную кислоту.

Пример 3. Получение фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты.

К водной суспензии, содержащей 27,3 г сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, при перемешивании добавляют 16,9 г гидрата гидроортофосфата кальция СаНРO₄·2Н₂O или 24,7 г гидрата дигидроортофосфата кальция Са(Н₂РO₄)₂·Н₂О или 15,2 г ортофосфата кальция Са₃(РO₄)₂. Смесь выдерживают в течение 0,5-1 ч при температуре 45-50С, отфильтровывают, выпаривают и сушат. Выделение может быть осуществлено и другими известными приемами, например высаживанием низшими спиртами. Получают 25,9 г фосфорнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Выход продукта составляет 95% от теоретического в пересчете на сернокислую соль 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты.

Температура плавления 137С, температура разложения 163С. ИК-спектр (v, см^-1) 1631.40; 1516.65; 1426.98; 1368.55; 1328.94; 1233.55; 1201.63; 1131.69; 1058.57; 1027.05; 951.87; 881.76; 804.76; 773.44; 667.34; 550.89; 528.15; 501.93; 453.88; 403.96.

Температуры плавления и разложения определены методом термографии на приборе производства Венгрии марки Q-Derivatograph Sistem: F.Paulik, J.Paulik, L.Erdey.

Спектральные характеристики сняты на ИК-спектрометре Vektor 22 фирмы Bruker.

Пример 4. Получение янтарно-кислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты.

К водной суспензии, содержащей 7,1 г сернокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, при перемешивании добавляют 4,0 г сукцината кальция. Смесь выдерживают в течение 0,5-1 ч при температуре 40-45С, отфильтровывают, выпаривают, сушат. Получают 7,6 г янтарнокислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Выход продукта количественный в пересчете на сернокислую соль 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты.

Пример 5. Получение янтарно-кислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты

45,0 г 2-Амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты растворяют в 85 мл воды, раствор фильтруют от примесей и к полученному фильтрату при перемешивании добавляют 30,0 г янтарной кислоты. Смесь подогревают до растворения янтарной кислоты, упаривают под вакуумом, остаток высушивают при температуре 60-65С. Получают 72,2 г янтарно-кислой соли 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты. Выход продукта составляет 97% от теоретического в пересчете на 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляную кислоту.

Температура плавления 140С, температура разложения 185С.

ИК-спектр (v, см^-1) 1697.36; 1591.98; 1549.70; 1417.56; 1330.02; 1200.71; 1031.77; 968.24; 818.36; 771.70; 638.45; 549.16; 507.27; 455.45; 401.65; 387.68.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем:

1. Доступный для промышленных целей метод выделения 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты, исключающий обезвреживание больших объемов сточных вод.

2. Возможность использования для промышленных целей отхода производства сульфата кальция в качестве сырья для строительных материалов.

3. Сокращение количества химических стадий процесса получения солей. Процесс включает 3 химические стадии вместо четырех, стадия выделения 2-амино-4-метилтио-(S-оксо-S-имино)-масляной кислоты и стадия получения ее солей соединены воедино.