Nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico estable al almacenamiento.

Mezcla que contiene 86 a 97% en peso de nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutírico,

2 a 14% en peso de agua, 0,05 a 0,5% en peso de HCN, y que presenta un valor del pH de 1 a 4, medido con un electrodo de pH a 23ºC.

Nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico estable al almacenamiento

Objeto de la invención es un nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico (MMP-CN) con muy buena estabilidad al almacenamiento, el cual se preparó a partir de 3-(metiltio)propanal (= metilmercaptopropionaldehído, MMP) y cianuro de hidrógeno (HCN), así como el procedimiento para su preparación. En particular, la invención describe un proceso para la preparación de MMP-CN estable al almacenamiento, conteniendo el producto, en relación con el MMP que no ha reaccionado, cantidades supra-estequiométricas de ácido prúsico.

2-hidroxi-4-(metiltio)butanonitrilo (MMP-cianhidrina) es un compuesto intermedio para la preparación de D,L- metionina y el análogo hidroxi de metionina, ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico (MHA). Metionina es un aminoácido esencial que se emplea, entre otros, como complemento en alimentos para animales. MHA es un sustitutivo de metionina líquido con escasa biodisponibilidad.

Estado conocido de la técnica

A partir de MMP se puede preparar, mediante reacción con cianuro de hidrógeno (ácido prúsico), utilizando catalizadores adecuados, la MMP-cianhidrina (nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico). Catalizadores adecuados son, p. ej., piridina o trietilamina. Mediante hidrólisis de MMP-cianhidrina, p. ej., con ácidos minerales, se obtiene MHA. La metionina resulta por la reacción de MMP-cianhidrina con hidrógeno-carbonato de amonio con formación de hidantoína, la cual se puede saponificar con una base, p. ej., carbonato de potasio o hidróxido de sodio, tal como se describe, p. ej., en el documento US 4.518.81. La liberación de la metionina sucede con dióxido de carbono o ácido sulfúrico.

A partir de la patente US A 4 96 932, por ejemplo, es conocido preparar metionina según un procedimiento de cuatro etapas. En la primera etapa, la MMP-cianhidrina se prepara mediante adición de HCN a MMP, en presencia de trietilamina. La cantidad empleada de HCN corresponde a 1,5 moles en relación con la cantidad empleada de MMP. Después, la MMP-cianhidrina se hace reaccionar, en una segunda etapa, con amoníaco, con lo cual se forma el 2-amino-4-metiltio-butironitril que luego, en una tercera etapa, se hidroliza en presencia de una cetona y de un hidróxido de metal alcalino bajo formación de la metiltiobutiramida, la cual se saponifica finalmente para formar un metionato de metal alcalino.

En el caso de la preparación de ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico (MHA), el 2-hidroxi-4-(metiItio)butironitrilo se obtiene mediante reacción de MMP y HCN en un medio que contiene piridina o una amina (véase la patente US A 2 745 745, columna 2, líneas 52 a 55). El HCN en exceso se separa únicamente por destilación, p. ej., en vacío. El 2-h id roxi-4-( meti Itio )b uti ron itri lo obtenido se hidroliza luego con ácido sulfúrico, con lo cual se forma directamente la amida de ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutírico y, finalmente, el ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutírico. Un procedimiento similar se describe también en el documento EP A 33 527 A1 o bien en el documento US 4 912 257.

Además, en el documento WO 96/4631 A1 se describe la preparación de MMP-cianhidrina mediante la reacción de MMP con cianuro de hidrógeno en presencia de un catalizador de la reacción de adición adecuado. En dicho documento se encontró que triisopropanolamina, nicotinamida, imidazol, bencimidazol, 2-fluropiridina, poli-4- vinilpiridina, 4-dimetilaminopiridina, picolina y pirazina pueden servir como catalizador de la reacción de adición para la preparación de MMP-cianhidrina. Además, también trialquilaminas con tres a dieciocho átomos de carbono en cada uno de los sustituyentes alquilo unidos al átomo de nitrógeno y aminas terciarias en las que al menos uno de los sustituyentes no hidrógeno unidos al átomo de nitrógeno contiene, conforme a la descripción anterior, un grupo arilo, sirven para catalizar la reacción entre MMP y cianuro de hidrógeno para formar MMP-cianhidrina.

Preferiblemente, en este caso, el cianuro de hidrógeno se emplea en un exceso molar de aproximadamente 2% referido al MMP.

Finalmente, el documento WO 26/15684 A2 da a conocer un procedimiento para la preparación, en particular continua, de MMP o bien de MMP-cianhidrina, en el que en cada caso se utilizan catalizadores de amina heterogéneos para la reacción de adición.

Además, a partir de la patente US 5 756 83 se conoce hacer reaccionar un aldehido con cianuro de hidrógeno en presencia de un tampón con el que se puede ajustar el valor del pH de la disolución por encima de 4, estando

excluidas aminas. De manera muy general, como tampones pueden utilizarse mezclas de sales de metales alcalinos de ácidos y ácidos o mezclas de ácidos e hidróxidos de metales alcalinos. El tampón se utiliza con el fin de evitar, por una parte, la descomposición de las sustancias de partida y del producto deseado y, por otra parte, de neutralizar los ácidos utilizados para la estabilización de cianuro de hidrógeno. Asimismo, aquí HCN se dosifica al MMP en un exceso molar, encontrándose el exceso molar preferiblemente en el Intervalo de 2 a 5%. En la reacción del MMP con HCN en presencia de las bases habitualmente utilizadas, éstas aumentan, bajo las condiciones indicadas, ciertamente la velocidad de la reacción, pero conducen rápidamente a una descomposición de la cianhidrina formada y a una descomposición del aldehido inicialmente empleado bajo formación de una disolución fuertemente coloreada. Por lo tanto, el uso de un sistema tampón actúa asimismo positivamente sobre la estabilidad del producto.

Con el fin de recuperar las cantidades residuales de HCN y MMP que no han reaccionado, contenidas en el gas de escape del absorbedor reactivo, y para evitar el problema de la formación de subproductos, en el documento US 5 756 83 se dispone a continuación un lavado con agua, accediendo al producto grandes cantidades de agua de lavado que, por una parte, deben ser de nuevo separadas, al menos en parte, para la preparación de metionina y que, por otra parte, favorecen de nuevo la descomposición de MMP-cianhidrina, lo cual significa en cada caso un inconveniente nada despreciable. El contenido en agua en el producto asciende a aprox. 48% en peso.

Por lo tanto, el producto descrito en la patente US 5 756 83 tampoco es estable al almacenamiento y debe ser elaborado de manera compleja por medio de separación destilativa del agua para el almacenamiento y, en particular, para el transporte, lo cual significa un elevado inconveniente económico del procedimiento.

El documento JP22-1548 da a conocer finalmente un procedimiento para la preparación de 2-hidroxi-4- (metiltio)butanonitrilo estable al almacenamiento. En este caso, el 2-hidroxi-4-(metiltio)butanonitrilo se prepara a partir de MMP mediante reacción con cianuro de hidrógeno (ácido prúsico) utilizando catalizadores adecuados. Catalizadores adecuados son, p. ej., piridina, trietilamina o una base inorgánica tal como carbonato de potasio o amoníaco. La cantidad empleada de cianuro de hidrógeno es en este caso de 1 a 1,1, preferiblemente de 1,2 a 1,8 por mol de MMP. La reacción tiene lugar a 5°C hasta 4°C a tiempos de permanencia entre ,5 y 3 horas. Para la estabilización del cianuro de hidrógeno, a la mezcla se añaden 3 a 8 partes en peso (23 a 44% en peso) de agua referido a la cantidad empleada de 1 partes en peso de MMP. Para la estabilización ulterior del producto, a éste se le añade también un ácido después de una etapa de tratamiento eventualmente dispuesta a continuación, ajustándose el valor del pH entre 1 y 6, o bien, preferiblemente, entre 1 y 5.

Asimismo, el documento JP22-1548 describe para la mejor estabilidad de cianuro de hidrógeno la adición de agua en la reacción, preferiblemente hasta un contenido de 23 a 44% en peso, referido al MMP empleado, lo cual conduce a inconvenientes semejantes.

Para la MMP-cianhidrina proporcionada en el documento JP22-1548 se mostró también únicamente, con ayuda de índices de color, una estabilidad al almacenamiento durante un espacio de tiempo de sólo 11 días (264 h). No se demostró una estabilidad al almacenamiento en el intervalo de varias semanas y, tal como han encontrado los autores de la invención, tampoco se alcanza con un producto conforme al documento JP22- 1548. Sin embargo, es deseable precisamente una estabilidad a largo plazo en el intervalo de varias semanas, dado que sólo de esta forma se puede conseguir un almacenamiento duradero seguro y exento de pérdidas, y el producto puede ser empleado sólo entonces ventajosamente en la producción de los materiales ya mencionados metionina o MHA también después de varias semanas de almacenamiento intermedio o de un tiempo... [Seguir leyendo]

1. Mezcla que contiene 86 a 97% en peso de nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutírico, 2 a 14% en peso de agua, ,5 a ,5% en peso de HCN, y que presenta un valor del pH de 1 a 4, medido con un electrodo de pH a 23°C.

2. Mezcla según la reivindicación 2, caracterizada por que contiene 88 a 92% en peso de nitrilo del ácido 2-hidroxi-

4-metiltiobutírico, 3 a 12% en peso de agua y/o ,1 a ,3% en peso de HCN, y/o presenta un valor del pH de 2 a 3.

3. Procedimiento para la preparación de una mezcla con contenido en nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que

a) 3-metilmercapto-propionaldehído se hace reaccionar con cianuro de hidrógeno en presencia de una base como catalizador para formar nitrilo y, mientras tanto y/o después

b) el contenido en agua, eventualmente mediante la adición de agua, se ajusta a 2 a 14% en peso, preferiblemente a 3 a 12% en peso, el contenido en HCN, eventualmente mediante la adición de HCN, se ajusta a ,5 hasta ,5% en peso de HCN, preferiblemente a ,1 hasta ,3% en peso de HCN, y después

c) el valor del pH se ajusta, eventualmente mediante la adición de ácido, a un pH de 1-4, preferiblemente a pH de 2-3.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que en la etapa a) 3-metilmercapto-propionaldehído se hace reaccionar con cianuro de hidrógeno en presencia de una base como catalizador en una zona de reacción principal para formar nitrilo y se absorben y se hacen reaccionar ulteriormente cantidades residuales de cianuro de hidrógeno gaseoso que abandonan la zona de reacción principal, en una zona de absorción y de reacción posterior que contiene una mezcla a base de 3-metilmercaptopropionaldehído y catalizador y, a elección, nitrilo del ácido 2- hidroxi-4-(metiltio)butírico.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que la mezcla contenida en la zona de absorción y de reacción posterior procede, al menos en parte, de la zona de reacción principal.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado por que la zona de reacción principal contiene un reactor con agitador o un reactor de bucle y, a elección, adicionalmente una bomba de eyector.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que la zona de absorción y de reacción posterior contiene un dispositivo para la puesta en contacto de un gas con un líquido, preferiblemente una columna, en particular una columna de platos, una columna de cuerpos de relleno, un reactor de columna de burbujas, una columna de goteo o, a elección, un reactor con un recipiente mecánicamente agitado, un reactor de chorro de inmersión o una bomba de eyector.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que en la zona de reacción principal se incorpora cianuro de hidrógeno esencialmente gaseoso, preferiblemente un gas producto con contenido en cianuro de hidrógeno procedente de una instalación para la preparación de cianuro de hidrógeno.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que el contenido en cianuro de hidrógeno del gas producto empleado es de 1 a 99% en peso, preferiblemente de 5 a 75% en peso, de manera particularmente preferida de 6-22% en peso.

1. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado por que como catalizador se utilizan aminas de bajo peso molecular o heterogéneas, disoluciones de bases inorgánicas o mezclas a base de ácidos y aminas de bajo peso molecular.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que como aminas de bajo peso molecular se utilizan tri-(alquil Ci-Ci2)-am¡nas, preferiblemente trietilamina o triisopropanolamina, dialquilaralquilaminas, preferiblemente dimetilbencilamina, dialquilarilaminas, preferiblemente N-,N-dimetilanilina, aminas heterocíclicas, preferiblemente nicotinamida, imidazol, bencimidazol, 2-fluoropirina, 4-dimetilaminopiridina, picolina o pirazina.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que como ácido en las mezclas a base de ácidos y

aminas de bajo peso molecular se utilizan ácidos orgánicos, preferiblemente ácidos grasos de cadena corta, en particular ácido acético, ácido fórmico, ácido cítrico, o ácidos sulfónicos orgánicos, preferiblemente ácido trifluorometanosulfónico, o ácidos minerales, preferiblemente ácido sulfúrico o ácido fosfórico.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 12, caracterizado por que en la etapa a) se ajusta un valor

del pH de 4,5 a 6,, preferiblemente 5,-5,5, medido con un electrodo de pH a 23°C y un contenido en agua de 2 a 14% en peso.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 13, caracterizado por que en la etapa a) se utiliza una 1 temperatura de 2°C a 8°C, preferiblemente de 3°C a 7°C, de manera particularmente preferida de 35°C a

65°C.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 14, caracterizado por que la zona de absorción y de reacción posterior se hace funcionar a una temperatura de °C a 3°C, preferiblemente de 4°C a 15°C.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 15, caracterizado por que la relación molar de ácido prúsico a 3-(metiltio)propanal es de ,98 a 1,3, preferiblemente de ,99 a 1,1.

17. Mezcla que contiene nitrilo del ácido 2-h¡drox¡-4-(metiltio)butfrico, preparada conforme a una de las 2 reivindicaciones 3 a 16.

18. Uso de una mezcla que contiene nitrilo del ácido 2-h id roxi-4-( metí Itiojbutírico según una de las reivindicaciones 1,2 6 17, para la preparación de D,L-metionina o de ácido 2-hidroxi-4-metiltiobutírico.

19. Uso de una mezcla que contiene nitrilo del ácido 2-hidroxi-4-(metiltio)butírico según una de las reivindicaciones

1, 2 ó 17, como forma estable al almacenamiento.