KR100669873B1 - 히드록시메틸티오부티르산의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히드록시메틸티오부티로니트릴의 황화 가수분해에 의해 히드록시메틸티오부티르산을 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다.
히드록시메틸티오부티르산, 히드록시메틸티오부티로니트릴, 가수분해
Description
본 발명은 신규한 2-히드록시-4-메틸티오부티르산의 제조 방법에 관한 것이다. 이는 보다 특히 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 가수분해 방법에 관한 것이다.
2-히드록시-4-메틸티오부티르산은 양식 동물 및 주로, 이들 동물 중에서, 가금의 사육을 위한 메티오닌 유사체로서의 사용이 공지되어 있다. 이 제품은 상표명 Rhodimet AT 88TM 또는 AlimetTM 으로 시판된다.
2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 가수분해를 위한 다양한 방법에 의한 2-히드록시-4-메틸티오부티르산의 제조가 공지되어 있다. 가수분해는 염산 또는 황산과 같은 무기산으로 수행되거나 또는 효소의 가수분해에 의해 수행될 수 있다.
영국 특허 제 915,193 호에 따른, 무기산의 존재 하에서 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로 가수분해하는 것이 공지되어 있다. 상기 특허는 묽은 황산으로 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 연속적 가수분해를 기재하고 있으며 수득된 유기산은 에테르로 추출함으로써 회수된다. 가수분해가 교반되는 반응기에서 연속적으로 수행되기 때문에, 상기 특허에 기재된 방법은 출발 니트릴을 불완전 가수분해시켜 결과적으로 어떠한 위험 없이는 동물에게 줄 수 없는 바람직하지 않은 유도체가 존재하게 된다.
또한 미국 특허 제 4,524,077 호로부터, 동일한 출발 니트릴인 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 황산으로 두 단계에 걸쳐 가수분해시킨 다음 물과 섞이지 않는 용매로 가수분해 매질을 추출하는 것이 공지되어 있다. 두-단계 방법은, 첫 번째 단계에서, 25 내지 65℃ 의 온도에서 50 내지 70 중량% 의 농도를 갖는 황산을 사용하는 것으로 구성된다. 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 도입은 30 내지 60 분 동안 수행되며 니트릴의 상응하는 아미드로의 가수분해는 30 내지 90 분 동안 수행된다. 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드는 이어서 70 내지 120 ℃ 범위 내의 온도에서 다음의 가수분해 단계에 의해 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로 전환된다. 최종 가수분해 단계는 30 내지 50중량% 의 함량을 갖는 산으로 수행된다. 실제로, 이 함량은 물의 첨가에 의해 수득된다. 이들 조건 하에서, 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드는 60 내지 180 분 내에 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로 전환된다. 니트릴을 산으로 전환시키기 위한, 니트릴에 상대적인 황산의 몰비는 1 내지 1.1 이다.
미국 특허 제 4,912,257 호에는 동일한 니트릴, 즉 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을, 황산 대 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 몰비가 0.5 내지 2 인 방식으로, 황산으로 가수분해시켜 황산을 20-50중량% 함유하는 반응 혼합물을 형성하는 방법이 기재되어 있다. 혼합물은 30-60 분 동안 교반되는 반응기에서 최대 온도 50℃ 로 유지된다. 두 번째 반응 단계는 약 5 내지 6 시간 동안 60 내지 140℃ 의 온도로 가열된 두 번째 반응기에서 수행된다.
WO 96/40630 의 특허 출원은 동일한 두-단계 가수분해 반응을 기재한다. 황산 및 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 바람직한 비는 항상, 반응의 초기 시작에서는, 1.15 내지 1.25 및 이어서, 반응이 안정기(stationary phase)에 있을 때에는, 0.9 내지 1.2 및 보다 바람직하게는 0.95 내지 1.05 이다. 이러한 비를 다양화하기 위해 많은 예가 제시되어 왔다. 비가 0.88 미만인 모든 예들은 95% 미만의 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 전환율을 나타내는데, 이는 산업적 이용을 위해서는 상당히 불충분하다. 본 특허 출원에서, 결론은 1.0 내지 1.2 의 황산 대 니트릴 비가 사용되야 한다는 것이다.
2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 몰당 1.0 내지 1.2 몰인, 이러한 양의 황산 사용의 불리한 점은, 반응의 마지막에서, 도입한 황산의 양에 비례해서 황산암모늄의 양이 발견된다는 사실이다. 이렇게 많은 양의 황산염은 점점 더 해결이 어려워지는 산업적 방출물의 주된 문제를 야기한다. 더욱이, 매우 산성인 매질은, 뜨거우면 매우 부식성이 되며 외인성 물질의 사용을 필요로 한다. 반응의 관점에서는, 0.5 의 비가 충분한 것으로 보일 수 있으나, 이는 현재까지 사용되어 온 조건 하에서는 화학적으로 효과적이지 않음이 증명되어 왔다. 따라서 니트릴에 상대적인 황산의 몰비에 관해서는 상기에 언급된 특허 출원에서 효과적으로 나타나는 극한인 0.88 아래로 내리는 것이 불가능한 것으로 보인다.
상당히 놀랍게도 0.6 내지 0.88 의 황산 대 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 몰비로 우수한 수율을 갖는 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로 가수분해를 수행하는 것이 가능한 것으로 나타났다. 0.7 내지 0.85 의 몰비의 사용이 바람직하다.
바람직하게는, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드로의 수화 반응인 첫 번째 단계는 이 반응을 수행하기 위한 충분한 양의 물의 존재 하에서 매우 진한 황산 매질 중에서 수행된다. 이 반응의 속도는 물의 양에 반비례한다. 따라서, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 몰당 물 1 몰과 동일한 양의 물이 필요하며 1 내지 3.0 의 물의 몰량이 바람직하다. 1 내지 2.5 의 물 및 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 몰비가 보다 더 바람직하게 사용된다.
이처럼 저농도의 물은, 첫 번째 단계 동안, 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로의 연속적인 가수분해를 매우 크게 제한한다. 따라서, 이 첫 번째 단계 동안, 2-히드록시-4-메틸티오부티르산을 5중량% 초과로 생성하지 않는 것이, 바람직하게는 2중량% 미만으로 생산하는 것이 바람직하다. 또한, 이 첫 번째 단계 동안, 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 농도를 95중량% 초과로 및 바람직하게는 98중량% 초과로 수득하는 것이 바람직하다. 이 첫 번째 단계 동안에 사용된 작용 조건은 2-히드록시-4-메틸티오부티르산의 생성을 일으키지 않는 범위 내에서 선택된다; 따라서 60℃ 미만 및 특히 0℃ 내지 50℃ 의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 반응은 바람직하게는 15 분 내지 2 시간의 체류 시간으로 일련의 반응기의 연속 시스템에서 수행된다. 반응 압력은 바람직하게는 0.01 내지 3 바(bar)에서 선택된다.
반응의 두 번째 단계는 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 2-히드록시-4-메틸티오부티르산으로의 가수분해이다; 이는 첫 번째 단계에서 소비되지 않은 황산의 잔량의 존재 하에서 및 반응 매질에서 상분리를 배제하는 추가량의 물의 존재 하에서 수행된다. 이 단계는 바람직하게는 28중량% 이상의 물의 존재 하에서 수행된다. 반응 조건에 관해서는, 작업은 바람직하게는 90 내지 130℃ 의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 절차는 0.5 바 내지 5 바의 압력에서 수행된다. 대기압 미만의 압력은, 예를 들어, 디메틸 술피드, 디메틸 디술피드 및 메틸 머캅탄 타입과 같은 미량의 악취-나는 가벼운 가스의 제거를 가능하게 한다. 약간 과량 산 및 황산수소 암모늄의 존재는 이 온도에서 매질의 부식력을 매우 제한한다.
본 발명에 따른 방법의 수행의 더 좋은 방식에 따라, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 농축 용액을 첫 번째 단계 중에 도입하거나 또는 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 수용액을 증발시킨다. 상기에 기술된 바와 같이 절차가 수행될 때, 즉 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 수용액 내에 함유된 물을 증발시킬 때, 첫 번째 단계에서 증발된 물은 유리하게는 두 번째 단계로 재순환된다.
본 발명의 수행에 더 나은 산업적 방식에 따라, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 진한 또는 묽은 용액으로 시작하는 하기 순서의 단계에 따른 방법을 수행하였다:
산업적 수행을 위한 첫 번째 방법에 따라, 20중량% 미만의 물을 함유한 진한 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 및 진한 황산 용액을 사용하였다.
약 80중량% 의 진한 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 및 약 90중량% 의 진한 황산을 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴이 수화되는 장치에 공급하였다. 이렇게 해서 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 함유한 용액을 수득하였다. 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 가수분해 동안 황산수소 암모늄의 침전을 방지하기 위해 물을 상기 용액에 첨가한다. 가수분해 뒤 수득된 용액은 2-히드록시-4-메틸티오부티르산을 함유한다. 상기 용액으로부터 2-히드록시-4-메틸티오부티르산이 회수된다.
본 방법을 예를 들어, 연속적으로, 반연속적으로 또는 회분식으로 수행하는 것이 가능하다. 본 방법을 연속적으로 수행할 때, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 수화를 위해 사용되는 장치는 특히 반응에 의해 방출되는 칼로리를 제거하기 위한 외부 재순환 루프를 가진 일차 교반 반응기를 포함할 수 있다. 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 수화는 하나 이상의 교반 또는 피스톤 반응기 내에서 바람직하게는 일차 반응기에 연속하여, 완료될 수 있다. 이렇게 해서 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 함유하는 용액이 수득된다.
2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 가수분해 동안의 황산수소 암모늄의 침전을 방지하기 위해 물을 이 용액에 첨가한다. 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 가수분해를 위해 사용되는 장치는 특히 일차 교반 반응기를 포함할 수 있다. 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 가수분해는 일차 가수분해 반응기에 연속한 하나 이상의 교반 또는 피스톤 반응기 내에서 산업적 수행을 위한 계획에 따라 완료될 수 있다.
묽은 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 (예를 들어 50%) 및 H2SO4 로 시작하는, 수행을 위한 두 번째 방법에 따라, 하기 단계에 따른 방법이 수행된다:
약 50중량% 의 진한 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴 및 황산을, 수행을 위한 첫 번째 방법에서 기술된 조건으로 돌아갈 수 있도록 시약에 의해 제공된 얼마간의 물이 제거되고 및 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴이 수화되는, 장비에 공급하였다. 이렇게 해서 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 함유하는 용액을 수득하였다. 물, 특히 앞서 제거된 물을, 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 가수분해하기 전에 상기 용액에 첨가하였다. 가수분해 후에 수득된 용액은 2-히드록시-4-메틸티오부티르산을 함유한다. 이 용액으로부터 2-히드록시-4-메틸티오부티르산이 회수된다.
본 방법을 예를 들어, 연속적으로, 반연속적으로 또는 회분식으로 수행하는 것이 가능하다. 본 공정을 연속적으로 수행할 때, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 수화를 위해 사용되는 장비는 감압 하에서 작동하는 일차 교반 반응기를 포함할 수 있다. 반응에 의해 방출된 칼로리는, 본 발명의 수행을 위한 첫 번째 방법의 조건에 비해, 과량인 물을 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴의 농축 용액으로부터 증발시키기 위해 사용된다. 본 방법은 상기에 나타낸 바와 같이 완료될 수 있다.
본 발명의 수행을 위한 세 번째 방법에 따라, 두 번째 단계의 마지막을 압력 하에서 수행한다. 온도가 높아질 때 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드의 가수분해가 가속화된다. 매질의 비점을 능가하기 위해, 이 단계는 압력 하에서 수행될 수 있다.
이어서 수득된 혼합물을 미국 특허 제 4,524,077 호 또는 미국 특허 제 4,912,257 호에 기재된 바와 같이 처리한다. 따라서, 미국 특허 제 4,912,257 호는 하기의 가수분해 단계, 중화 단계와 이후의 두-상의 분리 단계, 및 두상을 각각 하나의 상은 여과 단계에 의해 및 다른 상은 결정화 단계에 의해 건조시키기 위한 단계가 기재되어 있다. 최종 역가의 보정은 물의 첨가로 수행된다.
미국 특허 제 4,524,077 호는 물과 섞이지 않는 용매로 가수분해 매질을 직접 추출한 뒤 수득된 생성물에 갈색이 나타나는 것을 감소시키기 위해 일정량의 물의 존재 하에서 상기 용매를 증발시키는 것으로 구성된다. 용매는 특히 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 tert-부틸 에테르, 디이소프로필 에테르 및 디에틸 카르보네이트로부터 선택된다.
미국 특허 제 4,912,257 호에 기재된 방법은 두-상 분리의 수행으로 구성된다. 수산화 암모늄 타입의 중화제를 가수분해 단계에서 얻어진 매질에 첨가한다. 매질은 의도하는 산 및 잔여 염을 함유하는 유기상 (1) 으로 분리된다. 다른 상을 구성하는 수성상 (2) 은 반드시 무기염, 특히 황산 암모늄 및 미량의 유기산을 함유한다. 두 상은 결정화하는 소량의 황산 암모늄을 함유하는 2-히드록시-4-메틸티오부티르산의 유기 용액을 수득하도록 물을 제거하기 위해 증발될 수 있으며, 여과에 의해 황산 암모늄을 분리하고 2-히드록시-4-메틸티오부티르산에 물을 첨가하여 의도하는 상업적 역가 (88중량%) 로 보정한다. 또 다른 용액은 특히 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 디에틸 카르보네이트와 같은, 물과 단지 약간만 섞이는 유기 용매를 첨가함으로써 2-히드록시-4-메틸티오부티르산 용액 내에 존재하는 무기염을 제거하는 것으로 구성된다. 이어서 식염수상의 분출이 관찰되고, 유기상 은 증발에 의해 용매가 제거되며 2-히드록시-4-메틸티오부티르산의 최종 용액은 물을 첨가하여 상업적 역가로 보정된다.
수성상 (2) 을 증발시켜 무기염, 특히 그대로 시판될 수 있으나 미량의 악취-나는 유기 유도체를 함유하는 황산 암모늄을 침전시킨다. 상기 수성상은 2-히드록시-4-메틸티오부티르산이 제거되도록 처리될 수 있다. 이 제거는 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 및 디에틸 카르보네이트에서 선택된, 물과 단지 약간만 섞이는 용매의 첨가로 달성된다. 유기 유도체가 제거된 수성상을 건조시켜 직접 시판될 수 있는 무향의 무기염을 분리한다. 제거를 위한 유기상은, 식염수상으로부터 추출되는 산을 양을 회수하기 위해, 예를 들어, 2-히드록시-4-메틸티오부티르산 상과 함께 재순환된다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 자세히 설명될 것이나 이는 본 발명을 국한시키고자 하는 것은 아니다.
비교예 1 : 황산/시아노히드린 비 = 1.2 인, 폐쇄 반응기에서의 시험.
하기가 수반되는 250-㎖ 유리 반응기 내로 수중 78중량% 인 시아노히드린의 침전물 89 g 및 물 45 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
이에 따라 수중 52중량% 인 시아노히드린이 수득된다. 95% 인 황산 65.5 g 을 반응 혼합물의 온도를 60℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 1.2 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 7.11 과 같다). 매질의 분석은 시아노히드린의 55% 만이 전환되었음을 보여준다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 91% 및 9% 이다.
혼합물을 112℃ 의 비점까지 가열하여, 반응을 완료시킨다. 이들 조건 하에서 90 분 후에, 매질의 분석은 하기를 나타낸다:
- 모든 시아노히드린이 전환된다,
- HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 0.4% 및 99.6% 이다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 1.05 이다.
비교예 2 : 황산/시아노히드린 비 = 0.81 인, 폐쇄 반응기에서의 비교 시험.
하기가 수반되는 유리 반응기 내로 수중 78중량% 인 시아노히드린의 침전물 60 g 및 물 60 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
95% 인 황산 30 g 을 반응 혼합물의 온도를 60℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 0.81 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 44.27 과 같다). 불균질한 반응 매질에, 물 210 g 을 첨가하여 균질한 혼합물을 수득한다. 매질을 60℃ 에서 30 분간 유지시킨다. 매질의 분석은 하기를 보여준다:
- 시아노히드린의 15% 가 전환된다,
- HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 64% 및 36% 이다.
혼합물을 104℃ 의 비점까지, 가열한다. 이들 조건 하에서 160 분 후에, 매질의 분석은 하기를 나타낸다:
- 시아노히드린의 29% 만이 전환된다,
- HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 2% 및 98% 이다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.72 이다.
실시예 1 : 황산/시아노히드린 비 = 0.8 인, 폐쇄 반응기에서의 시험 (JPZ 262)
하기가 수반되는 250-㎖ 유리 반응기 내로 78중량% 인 시아노히드린의 침전물 60 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
95% 인 황산 30 g 을 반응 혼합물의 온도를 40℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 0.8 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 2.29 와 같다). 매질은 35℃ 에서 30 분간 유지된다. 매질의 분석은 하기를 보여준다:
- 모든 시아노히드린이 전환된다,
- HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 99 및 1% 이다.
물 40 g 을 첨가하고, 혼합물을 110℃ 의 비점까지 가열한다. 이들 조건 하에서 120 분 후에, 매질의 분석은 하기를 나타낸다:
- 모든 시아노히드린이 전환된다,
- HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 0.3% 및 99.7% 이다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.72 이다.
실시예 2 : 황산/시아노히드린 비 = 0.7 인, 폐쇄 반응기에서의 시험.
하기가 수반되는 150-㎖ 유리 반응기 내로 수중 78중량% 인 시아노히드린의 침전물 75.5 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
95% 인 황산 32.2 g 을 반응 혼합물의 온도를 40℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 0.69 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 2.25 와 같다). 매질은 40℃ 에서 15 분간 유지된다. 매질의 분석은 모든 시아노히드린이 전환되었음을 보여준다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 각각 98 및 2% 이다.
물 55.5 g 을 첨가하고, HMTBM 을 HMTBA 로 가수분해시키기 위해 혼합물을 비점, 즉 107℃ 까지 가열한다.
이들 조건 하에서 두 시간 후에, 매질의 분석은 HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율이 각각 2% 및 98% 임을 보여준다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.61 이다.
실시예 3 : 황산/시아노히드린 비 = 0.8 인, 폐쇄 반응기에서의 시험. (압력 하에서 반응 완료)
하기가 수반되는 250-㎖ 유리 반응기 내로 수중 78중량% 인 시아노히드린의 침전물 102.3 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
95% 인 황산 50 g 을 반응 혼합물의 온도를 40℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 0.8 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 2.28 와 같다). 온도를 40℃ 에서 15 분간 유지한다. 매질의 분석은 모든 시아노히드린이 전환되었음을 보여준다. 본래의 HMTBM 가 수득된다.
물 50.2 g 을 첨가하고, 혼합물을 90℃ 까지 가열한다. 이들 조건 하에서 30 분 후에, 침전의 형성이 관찰된다. 이 침전은 물 10.9 g 의 첨가에 의해 재용해된다.
90℃ 에서 한시간 후에, 매질의 분석은 HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율이 6% 및 94% 임을 보여준다.
반응기는 2.5 바 압력에서 125℃ 로 가열된다.
125℃ 에서 30 분 후 수행된 분석은 HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율이 0.3% 및 99.7% 임을 보여준다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.70 이다.
실시예 4 : 황산/시아노히드린 비 = 0.8 인, 폐쇄 반응기에서의 시험. (전체 전환 HMTBN 및 HMTBM)
하기가 수반되는 5-ℓ 유리 반응기 내로 수중 77 중량% 인 시아노히드린의 침전물 768 g 을 도입한다.
- 오일의 순환에 의해 온도가 조절되는 덮개,
- 교반기,
- 응축기,
- 열전쌍.
95% 인 황산 380 g 을 반응 혼합물의 온도를 20℃ 미만으로 유지하면서 조금씩 첨가한다 (따라서 황산/시아노히드린 몰비는 0.8 와 같고, 물/시아노히드린 몰비는 2.41 과 같다). 혼합물을 40℃ 로 가열하고 이 온도를 20 분간 유지한다. 매질의 분석은 모든 시아노히드린이 전환되었음을 보여준다.
물 501 g 을 첨가하고, 혼합물을 110℃ 의 비점까지, 한시간 동안 가열한다.
매질의 분석은 HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율이 0.4% 및 99.6% 임을 보여준다. HMTBA 에 상대적인 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.70 이다.
실시예 5 : 진공하의 연속 반응기에서의 시험, 황산/시아노히드린 비 = 0.78
한편으로는, 80% 인 시아노히드린의 163 g/h 및 물 62 g/h (58중량% 인 HMTBN 의 225 g/h 에 해당) 으로 구성된 혼합물을 공급하고, 다른 한편으로는, 95% 인 황산 80 g/h 를 공급한다.
따라서 황산/시아노히드린의 몰비는 0.78 과 같다.
반응기의 온도는 50℃ 로 유지된다. 압력은 12 토르(torr)로 맞춘다.
이들 조건 하에서, 안정기 상황 하에서는 하기가 관찰된다.
- 물 65 g/h 가 증발되고 물/시아노히드린 몰비는 1.88 과 같다.
- 시아노히드린의 전환은 90% 이다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 98% 및 2% 이다.
이어서 시약의 공급을 중단하고, 진공을 중단시키고, 50℃ 로 온도 조절을 유지하면서 반응 매질이 자신의 코스를 따르도록 한다.
시아노히드린의 전환이 모니터된다:
- 중단 2 분 후, 시아노히드린의 전환은 99% 이다,
- 중단 13 분 후, 시아노히드린의 전환은 100% 이다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 95% 및 5% 이다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.69 이다.
시험의 첫 번째 부분 도중에 증발된 물 65 g 에 더하여 추가로 물 39 g 을 이어서 첨가하고 매질을 110℃ 의 비점까지, 한시간 동안 가열한다. 매질의 분석은 HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율이 0.4% 및 99.6% 임을 보여준다.
실시예 6 : 황산/시아노히드린 비 = 0.6 인, 진공하의 연속 반응기에서의 시험 (12 토르).
한편으로는, 80% 인 시아노히드린의 165 g/h 및 물 57 g/h 로 구성된 혼합물을 공급하고, 다른 한편으로는, 95% 인 황산 62 g/h 를 공급한다. 따라서 황산/시아노히드린의 몰비는 0.6 과 같다.
반응기의 온도는 50℃ 로 유지된다. 압력은 12 토르로 맞춘다.
이들 조건 하에서, 안정기 상황 하에서는 하기가 관찰된다.
- 물 62 g/h 이 증발되고 물/시아노히드린 몰비는 1.71 과 같다.
- 시아노히드린의 전환은 80% 이다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 98% 및 2% 이다.
이어서 시약의 공급을 중단하고, 진공을 중단시키고, 50℃ 로 온도 조절을 유지하면서 반응 매질이 자신의 코스를 따르도록 한다.
시아노히드린의 전환이 모니터된다:
- 중단 5 분 후, 시아노히드린의 전환은 98% 이다,
- 중단 20 분 후, 시아노히드린의 전환은 99.5% 이다. HMTBM 및 HMTBA 에 관련된 선택율은 95% 및 5% 이다. HMTBA 에 상대적으로 생성된 황산 암모늄의 중량비는 0.52 이다.
이어서, 상기 실시예에서와 같이, 물 (예를 들어, 상기 단계에서 증발된 물) 을 첨가하고 및 이렇게 형성된 HMTBM 을 HMTBA 로 가수분해시키기 위해, 혼합물을 비점으로 가열할 수 있다.
Claims (23)
- 단계 (a) : 황산 매질 내에서 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 수화시켜 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 수득하는 단계로서, 상기에서 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 황산의 몰량이 0.6 내지 0.88 이며, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량이 1 내지 3 인 단계; 및단계 (b) : 반응 매질에 대해 최소한 28 중량% 의 물의 존재하에서 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 가수분해하여 반응 매질내에서 2-히드록시-4-메틸티오부티르산을 수득하는 단계,를 포함하는 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 가수분해시키는 방법으로서, 수화 단계 (a) 는 0.01 내지 3 바 범위의 압력하에서 수행되고, 가수분해 단계 (b) 는 수화 단계 (a) 의 반응 매질이 2-히드록시-4-메틸티오부티르니트릴에 대해 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 95 중량% 초과로 포함할 때까지 수행되지 않는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 황산의 몰량이 0.7 내지 0.85 인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 수화 단계 (a) 의 반응 매질이 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대해 2-히드록시-4-메틸티오부티르산을 5중량% 미만으로 함유하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 가수분해 단계 (b) 는 수화 단계 (a) 의 반응 매질이 2-히드록시-4-메틸티오부티르니트릴에 대해 2-히드록시-4-메틸티오부티르아미드를 98 중량% 초과로 포함할 때까지 수행되지 않는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 단계 (a) 동안, 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량이 1 내지 2.5 인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 단계 (a) 가 0 내지 50℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 가수분해 단계 (b) 동안, 반응 매질을 균질한 형태로 유지하기 위해 충분량의 물이 첨가되는 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 가수분해 단계 (b) 가 90 내지 130℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 가수분해 단계 (b) 가 0.5 내지 5 바 범위의 압력 하에서 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:수화 단계 (a) 동안 농축된 공급 스트림으로 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 공급하는 단계; 및2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량을 1 내지 3 으로 유지하는 단계.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 단계 (a) 가 시약의 공급을 중단함으로써 완료되는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 단계 (a) 가 플러그 플루오로 반응기내에서 완료되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 단계 (a) 동안, 과량인 물을 증발시키는 방법.
- 제 17 항에 있어서, 단계 (a) 에서 증발된 과량의 물이 가수분해 단계 (b) 에서 재순환되고 사용되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:수화 단계 (a) 동안 농축된 공급 스트림으로 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 공급하는 단계; 및2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량을 1 내지 2.5 으로 유지하는 단계.
- 제 12 항에 있어서, 농축된 공급 스트림이 80 중량% 의 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 함유하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:수화 단계 (a) 동안 희석된 수용성 공급 스트림으로 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 공급하는 단계; 및과량인 물을 증발시킴으로써 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량을 1 내지 3 으로 유지하는 단계.
- 제 1 항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:수화 단계 (a) 동안 희석된 수용성 공급 스트림으로 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴을 공급하는 단계; 및과량인 물을 증발시킴으로써 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대한 물의 몰량을 1 내지 2.5 으로 유지하는 단계.
- 제 21 항에 있어서, 희석된 수용성 공급 스트림이 2-히드록시-4-메틸티오부티로니트릴에 대해 약 50 중량% 를 포함하는 방법.
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