Совершенствование процесса получения метилтиопропионового альдегида в синтезе метионина | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №50 (236) декабрь 2018 г.

Дата публикации: 14.12.2018

Статья просмотрена: 26 раз

Библиографическое описание:

Мохов В. М., Крючкова С. С. Совершенствование процесса получения метилтиопропионового альдегида в синтезе метионина // Молодой ученый. — 2018. — №50. — С. 28-30. — URL https://moluch.ru/archive/236/54788/ (дата обращения: 26.04.2019).



Синтез метилтиопропионового альдегида из акролеина и метилмеркаптана в присутствии смеси катализаторов был разработан фирмой «РОНПУ ЛЕНК АЕС» и введен в эксплуатацию в 1987 году [1]. Проектная мощность на 100 % продукт составляет 16354,8 тонн в год, а достигнутая производительность на 01.01.2012 года — 19147,985 тонн в год [1]. Техническое наименование — метилтиолпропионовый альдегид или АМТП. Химической наименование — β-метилмеркаптопропианальдегид или 3-метилтиопропаналь.

Метилтиопропионового альдегид используется в качестве полупродукта для получения метионина, являющегося незаменимой аминокислотой не только для птиц, но и для животных. Метионин представляет собой серосодержащую аминокислоту. 2-Амино-4-(метилтио)бутановая кислота (или метионин) применяют в рационе питания сельскохозяйственных животных и птиц в виде кормовой добавки. Метионин играет важную роль в обмене веществ, принимает участие в синтезе тканевых белков, а также участвует во многих процессах при синтезе витаминов, гормонов и ферментов [2].

Анализ способа производства продукта позволил выявить трудности и преимущества, возникающие при получении АМТП заданного качества. К основным достоинствам производства АМТП на АО «Волжский Оргсинтез» можно отнести: проведение синтеза в гомогенной системе, что отличается простотой и позволяет работать при более низких температурах и давлениях, использование в качестве катализаторов доступного и дешевого сырья.

Основные недостатки: в смеси остается непрореагировавший акролеин после стадии синтеза, содержание которого в дальнейшем может привести к образованию полимеров, энергетические затраты, загрязнение окружающей среды при нарушении герметичности трубопроводов, емкостей при хранении акролеина, метилмеркаптана.

Поскольку в осуществляемом способе получения АМТП реакция проходит в гомогенной системе, то возникает вопрос о невозможности отделения смеси катализаторов после стадии синтеза, следовательно, можно применить твердый катализатор, способ с его применением описан в патенте EP3205643 [3], способный снизить образование 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя и 2-метилтиометил-5-метилтио-2-пентеналя (основных полимеров стадии синтеза). В качестве катализатора могут выступать основания из ряда гомологических диалкиламиноалкилполистиролов и диалкиламиномакросетчатых смол, полученные на ионообменной смоле (изготовитель Sumika Chemtex Co., Ltd. Sumikireto CR-2, обменные группы: пиридил, структура: макропористая, форма: сферическая, размер частиц от 0,3 до 1,2 мм, обменная емкость 2,0 экв/л). Также можно простым путем синтезировать производные на смоле Меррифилда [CAS 55844–94–5], содержащая 1–1.3 мэкв хлорметильных групп на 1 г и 1 % дивинилбензольных сшивок, размером 150–300 мкм.

Но применение указанной смолы Меррифилда коммерчески не выгодно, то для достижения цели проектирования были выбраны способы, описанные в патентах [3] и CN102796030 [4], в которых описано увеличение АМТП-сырца в циркуляционном контуре. Поскольку в АМТП-сырце содержится непрореагировавший метилмеркаптан, то введение «свежего» АМТП приведет к образованию полуацеталя (1,3-бис(метилтио)-1-пропанола), который при столкновении с молекулой акролеина образует продукт реакции.

Реакция метилмеркаптана и акролеина сильноэкзотермична (62,02 Кдж/моль). При этом реакция получения АМТП протекает в две стадии [1]:

  1. Реакция нуклеофильного присоединения типа AN молекулы метилмеркаптана к молекуле метилтиопропаналя, в результате чего образуется полуацель (1,3-бис(метилтио)-1-пропанол):

Переходное состояние, в котором синхронно идет образование s-связи между нуклеофилом и атомом углерода карбонильной группы, причем происходит разрыв ρ-связи между углеродом и кислородом. Атака нуклеофила происходит с обеих сторон от плоскости карбонильной группы. Алкоксид-анион подвергается Е-атаке со стороне иона водорода, в следствие чего и происходит образование молекулы полуацеталя. Данная реакция протекает даже без присутствия катализатора.

  1. Реакция взаимодействия молекулы полуацеталя с молекулой акролеина, в результате чего образуется две молекулы метилтиопропаналя:

Данная реакция протекает лишь в присутствии катализатора — смеси триэтиламина с уксусной кислотой. Сперва молекула полуацеталя распадается по связи углерод-сера:

Затем происходит образование метилтиопропаналя:

В тоже время молекула, несущий отрицательный заряд на атоме серы, при взаимодействии с молекулой акролеина, претерпевая в последствие перераспределение электронной плотности, образует молекулу метилтиопропанового альдегида:

В качестве побочных продуктов во время синтеза метилтиопропионового альдегида образуются полимеры акролеина и АМТП.

Таким образом, возвращая в контур некоторое количество АМТП-сырца позволит увеличить селективность акролеина и метилмеркаптана, повысить выход целевого продукта реакции, снизить затраты на сырье. Также из патента [3] известно, что образующийся полуацеталь является стабилизатором, предотвращающим образование полимеров акролеина и метилтиопропионового альдегида. Поэтому будет снижаться образование полимеров на стадии синтеза АМТП и повышаться конверсия акролеина до 98,5 %, а выход АМТП на стадии синтеза увеличится до 98,38 %.

Литература:

1 Постоянный технологический регламент № 64 производства метилтиопропионового альдегида / ОАО «Волжский оргсинтез».

2 Клименко, А. Корма и кормовые добавки Сравнение источников метионина для производства кормов / А. Клименко, А. Гущева // Ценовик. — 2014. — № 10. — С. 26–57.

3 Пат. 3205643 Соединенные Штаты Америки, МКП С 07 С 319/18, С 07 С 323/22 Способ получения 3-метилтиопропионового альдегида / T. Azemi: заявитель и патентообладатель Evonik Degussa GmbH. — № 16155700.4; заявл. 15.02.2016; опубл. 16.08.2017, Бюл. № 33/2017.

4 Пат. 102796030 Китай, МКП С 07 С 319/18, С 07 С 323/22 Способ последующей обработки и устройство последующей обработки для 3-метилтиопропилалдегидной реакционной смеси / В. Чжисюань, Ч. Конг, Л. Сонгсонг, Ш. Дэн: заявитель и патентообладатель Shandong Xinhecheng Amino Acid Co. — № 201210317887; заявл. 31.08.2012; опубл. 28.11.2012, Бюл. № 33/2017.

Основные термины (генерируются автоматически): стадий синтеза, молекула акролеина, гомогенная система, карбонильная группа, молекула, альдегид, образование полимеров, присутствие катализатора, реакция, CAS.


Похожие статьи

Синтез N-винилморфолина винилированием морфолина...

Разработан метод синтеза N-винилморфолина винилированием морфолина в гомогенных и гетерогенных

Мирхамитова Д. Х., Хабиев Ф. М., Тешабаев Б., Худайберганова С. З. Синтез

активированный уголь, присутствие катализатора, размер частиц, реакция ацетилена, выход...

Некоторые предпосылки подбора катализаторов синтеза пиррола...

б) ориентация молекул в поле поверхности катализатора

Исходя из этого, при подборе катализаторов необходимо учитывать роль каждого компонента, входящего в состав катализатора, в активации отдельных стадий процесса, а также исходных соединений.

Термодинамический анализ процесса синтеза акролеина

Рассматриваемой реакцией является синтез акролеина. Акролеин — простейший ненасыщенный альдегид этиленового ряда. Акролеин применяется в промышленности в основном для получения метионина (аминокислота, добавка которой в корм домашней птицы...

Исследование самопроизвольной полимеризации эпихлоргидрина...

Синтезом с различными аминами можно получить целый ряд синтезированных веществ

Это позволяет предположить, что в реакцию самопроизвольной полимеризации, в основном

Следует отметить, что содержание хлор-иона в полимерах, изменяется незначительно при...

Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина

Разработаны каталитические системы реакции ацетилена морфолином и получены наноструктурные матрицы активированного угля, а также выявлены исходные размеры активированного угля...

Нанесенная на силикагель фосфорномолибденовая кислота...

Химия органических пероксидов насчитывает более ста лет своей истории. Ключевыми реагентами в синтезе пероксидов являются кетоны и альдегиды вследствие своей доступности и легкости протекания реакции между углеродным атомом карбонильной группы и...

Синтез некотoрых производных... | Молодой ученый

Разработан эффективный метод синтеза некоторых производных тетрагидропиримидин-5-карбоксилатов на основе трёхкомпонентной конденсации различных альдегидов и β-дикетонов с тиокарбамидом в присутствии гексагидрата хлорида никеля(II).

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

Образование формальдегида с ростом температуры уменьшается, что указывает на

Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.

Химическое состояние поверхности катализатора до и после проведения реакции контролировали...

Синтез и вероятный механизм образования...

Разработка нового способа получения или синтеза новых соединений на основе содержащих атомы разного местоположения электроноакцепторных и электронодонорных заместителей групп в замещенных азофенолах очень широки и перспективны. Поэтому синтез и технология...

Похожие статьи

Синтез N-винилморфолина винилированием морфолина...

Разработан метод синтеза N-винилморфолина винилированием морфолина в гомогенных и гетерогенных

Мирхамитова Д. Х., Хабиев Ф. М., Тешабаев Б., Худайберганова С. З. Синтез

активированный уголь, присутствие катализатора, размер частиц, реакция ацетилена, выход...

Некоторые предпосылки подбора катализаторов синтеза пиррола...

б) ориентация молекул в поле поверхности катализатора

Исходя из этого, при подборе катализаторов необходимо учитывать роль каждого компонента, входящего в состав катализатора, в активации отдельных стадий процесса, а также исходных соединений.

Термодинамический анализ процесса синтеза акролеина

Рассматриваемой реакцией является синтез акролеина. Акролеин — простейший ненасыщенный альдегид этиленового ряда. Акролеин применяется в промышленности в основном для получения метионина (аминокислота, добавка которой в корм домашней птицы...

Исследование самопроизвольной полимеризации эпихлоргидрина...

Синтезом с различными аминами можно получить целый ряд синтезированных веществ

Это позволяет предположить, что в реакцию самопроизвольной полимеризации, в основном

Следует отметить, что содержание хлор-иона в полимерах, изменяется незначительно при...

Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина

Разработаны каталитические системы реакции ацетилена морфолином и получены наноструктурные матрицы активированного угля, а также выявлены исходные размеры активированного угля...

Нанесенная на силикагель фосфорномолибденовая кислота...

Химия органических пероксидов насчитывает более ста лет своей истории. Ключевыми реагентами в синтезе пероксидов являются кетоны и альдегиды вследствие своей доступности и легкости протекания реакции между углеродным атомом карбонильной группы и...

Синтез некотoрых производных... | Молодой ученый

Разработан эффективный метод синтеза некоторых производных тетрагидропиримидин-5-карбоксилатов на основе трёхкомпонентной конденсации различных альдегидов и β-дикетонов с тиокарбамидом в присутствии гексагидрата хлорида никеля(II).

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

Образование формальдегида с ростом температуры уменьшается, что указывает на

Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.

Химическое состояние поверхности катализатора до и после проведения реакции контролировали...

Синтез и вероятный механизм образования...

Разработка нового способа получения или синтеза новых соединений на основе содержащих атомы разного местоположения электроноакцепторных и электронодонорных заместителей групп в замещенных азофенолах очень широки и перспективны. Поэтому синтез и технология...

Задать вопрос