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▶ エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-14
(45)【発行日】2024-06-24
(54)【発明の名称】メチオニンニトリルからのメチオニンの無塩製造
(51)【国際特許分類】
C07C 319/20 20060101AFI20240617BHJP
C07C 323/57 20060101ALI20240617BHJP
B01J 23/10 20060101ALI20240617BHJP
B01J 35/60 20240101ALI20240617BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20240617BHJP
【ＦＩ】
C07C319/20
C07C323/57
B01J23/10 Z
B01J35/60 G
C07B61/00 300
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2021545395
(86)(22)【出願日】2020-02-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-24
(86)【国際出願番号】 EP2020052613
(87)【国際公開番号】W WO2020161074
(87)【国際公開日】2020-08-13
【審査請求日】2023-01-31
(31)【優先権主張番号】19155296.7
(32)【優先日】2019-02-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】519414848
【氏名又は名称】エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｒｅｌｌｉｎｇｈａｕｓｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １－１１， ４５１２８ Ｅｓｓｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ユアゲン ビルツ
(72)【発明者】
【氏名】コーネリア ボアクマン
(72)【発明者】
【氏名】ルーカス ガイスト
(72)【発明者】
【氏名】ハラルト ヤーコプ
(72)【発明者】
【氏名】マーティン ケアファー
(72)【発明者】
【氏名】クリスティアン ロイス
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル ロスト
【審査官】奥谷 暢子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／０２１３３８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００３－５２２８１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０９３７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０９３７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１４８２４０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０７Ｃ
Ｂ０１Ｊ
Ｃ０７Ｂ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
元素Ｈｆの酸化物と元素Ｍ［ここで、Ｍは、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹである］の少なくとも１つの酸化物とにより安定化されたＺｒＯ２を６０．０～９９．５重量％含む粒状触媒の、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解反応への使用であって、前記粒状触媒の中央粒度ｘ５０は、０．８～９．０ｍｍの範囲にある、使用。
【請求項2】
前記元素Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹであることを特徴とする、請求項１記載の使用。
【請求項3】
前記粒状触媒の粒度ｘ１０が、０．５～８．０ｍｍの範囲にあり、粒状触媒の粒度ｘ９０が、１．０～１１．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１または２記載の使用。
【請求項4】
前記触媒は、前記元素Ｈｆ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、およびＹの酸化物を０．１～４０重量％含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の使用。
【請求項5】
前記触媒は、０．５～３．０重量％のＨｆＯ２、および０．１～４０重量％のＴｉＯ２および／または０．２～６重量％のＳｉＯ２および／または３～１０重量％のＹ２Ｏ３および／または５～２５重量％のＣｅＯ２を含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の使用。
【請求項6】
前記触媒は、３０～２５０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の使用。
【請求項7】
前記触媒は、０．２０～０．５０ｍＬ／ｇの平均細孔容積を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の使用。
【請求項8】
前記触媒は、２０～２００ｎｍの中央孔径を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の使用。
【請求項9】
前記触媒は、三斜晶系または単斜晶系のＺｒＯ２を含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の使用。
【請求項10】
前記触媒は、担体および／または結合剤材料としてさらなる不活性成分を含むことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の使用。
【請求項11】
前記粒状触媒は、成形された形態で存在することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の使用。
【請求項12】
メチオニンの製造方法であって、メチオニンアミドを含む溶液または懸濁液および水を、請求項１から１０までのいずれか１項で定義された特徴を有する触媒と接触させて、メチオニンを含む反応混合物を生成するステップを含む、方法。
【請求項13】
前記溶液または懸濁液を、７０～２００℃の温度で前記触媒と接触させることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項14】
前記溶液または懸濁液を、１～３０重量％のメチオニンアミドの開始濃度で使用することを特徴とする、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項15】
前記溶液または懸濁液は、１つ以上のケトン化合物を、前記溶液または懸濁液中のメチオニンアミド濃度に対して０．１～２ｍｏｌｅｑの濃度で含むことを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項16】
前記溶液または懸濁液は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属水酸化物を、前記溶液または懸濁液中のメチオニンアミド濃度に対して０．０１～０．５ｍｏｌｅｑの濃度で含むことを特徴とする、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項17】
前記溶液または懸濁液は、ＮＨ３を、前記溶液または懸濁液中のメチオニンアミド濃度に対して０～１０ｍｏｌｅｑの濃度で含むことを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項18】
反応を、固定床型またはトリクルベッド型の反応器で前記触媒を用いて連続式で行うことを特徴とする、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項19】
反応を、連続式で、０．０００１～１０ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）の重量空間速度（ＷＨＳＶ）で行うことを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項20】
反応をバッチ式で行い、前記触媒を、メチオニンアミド１モルあたり０．０１～５ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２の量で使用することを特徴とする、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項21】
メチオニンの製造方法であって、ａ．メチルメルカプトプロピオンアルデヒドをシアン化水素酸およびアンモニアと反応させるか、または２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブチロニトリルをアンモニアと反応させて、メチオニンニトリルを含む反応混合物を生成するステップと、
ｂ．任意に、ステップａの反応混合物から残留アンモニアの全部または一部を分離するステップと、
ｃ．ステップａまたはｂで得られた反応混合物を、カルボニル触媒および塩基触媒および水の存在下で、またはＣｅＯ２含有触媒および水の存在下で加水分解して、メチオニンアミドまたはメチオニンアミドとメチオニンとの混合物を含む溶液または懸濁液を生成するステップと、
ｄ．任意に、ステップｃの溶液または懸濁液から、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離するステップと、
ｅ．ステップｃまたはｄで得られた溶液または懸濁液および水を、請求項１から１０までのいずれか１項で定義された特徴を有する触媒と接触させて、メチオニンを製造するステップと、
ｆ．任意に、ステップｅの溶液または懸濁液から、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離して、メチオニンと、若干未反応の可能性のあるメチオニンアミドとを含む反応液を得るステップと、
ｇ．ステップｆから得られたメチオニン含有反応液から結晶化を行い、任意に次いで再結晶化を行ってメチオニンを単離し、かつ母液を得るステップと、
ｈ．任意に、ステップｇの母液をステップｅに再循環させて、未反応の可能性のあるメチオニンアミドの反応を完了するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
アミノ酸は、動物および人間の栄養のためのタンパク質構成要素としてのその機能ゆえに、動物の栄養において中核をなす重要性を有する。したがって、飼料にはＤＬ－メチオニンなどのアミノ酸が追加的に富化され、これらにより飼料の栄養価が高まる。
【0002】
ＤＬ－メチオニンは、食品と一緒に摂取しなければならない必須アミノ酸である。これは、飼料添加物として、家畜、特に家禽や豚の効率的かつ健康的で環境に優しい栄養摂取に寄与する。したがって、増加する世界人口に動物性タンパク質を持続的に供給することになった場合、これも重要な構成要素となる。したがって、大規模産業にも十分に適したＤＬ－メチオニンの費用効果の高い合成方法は非常に重要である。
【0003】
従来技術：
工業規模では、メチオニンは、ストレッカー合成の変法であるブヘラ・ベルクス反応により化学的に生成される。出発物質である３－メチルメルカプトプロピオンアルデヒド（ＭＭＰ、２－プロペナールおよびメチルメルカプタンから生成）、シアン化水素酸（シアン化水素）、アンモニア、および二酸化炭素が、５－（２－メチルメルカプトエチル）ヒダントイン（メチオニンヒダントイン）に転化される。メチオニンヒダントインの加水分解には、過酷な条件と、化学量論量の塩基、通常は水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムまたは炭酸カリウムとが必要である。周知の方法によれば、メチオニンは、硫酸での中和により加水分解物中のそのナトリウムまたはカリウム塩から放出され、硫酸ナトリウムまたは硫酸カリウムを含む母液からの沈殿物としてろ別することができる。副生成物である硫酸ナトリウムまたは硫酸カリウムは、再循環または他の場所への廃棄が必要である。
工業規模では、メチオニンは、ストレッカー合成の変法であるブヘラ・ベルクス反応により化学的に生成される。出発物質である３－メチルメルカプトプロピオンアルデヒド（ＭＭＰ、２－プロペナールおよびメチルメルカプタンから生成）、シアン化水素酸（シアン化水素）、アンモニア、および二酸化炭素が、５－（２－メチルメルカプトエチル）ヒダントイン（メチオニンヒダントイン）に転化される。メチオニンヒダントインの加水分解には、過酷な条件と、化学量論量の塩基、通常は水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムまたは炭酸カリウムとが必要である。周知の方法によれば、メチオニンは、硫酸での中和により加水分解物中のそのナトリウムまたはカリウム塩から放出され、硫酸ナトリウムまたは硫酸カリウムを含む母液からの沈殿物としてろ別することができる。副生成物である硫酸ナトリウムまたは硫酸カリウムは、再循環または他の場所への廃棄が必要である。
【0004】
周知のデグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）炭酸カリウムサイクルプロセスによれば、メチオニンは、加水分解物を二酸化炭素で処理することによってそのカリウム塩から最終的に放出され、それにより、炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムを含む母液からメチオニン沈殿物をろ別することができる（米国特許第５，７７０，７６９号明細書）。このメチオニン沈殿物は回収が可能ではあるが、大量の塩水のサイクルが必要である。さらに、メチオニンヒダントインの形成および加水分解の条件は、２００℃を超える温度で過酷かつエネルギー集約的であるため、大工業規模で実施でき、かつこれらの欠点をほとんどまたはまったく有しない方法が依然として必要であった。
【0005】
様々な金属酸化物触媒を使用したメチオニンアミドからのメチオニンの製造は、すでにいくつかの特許出願において示されている。
【0006】
国際公開第２００１０６０７８８号では、２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－シアノヒドリン、ＭＭＰ－ＣＮ）およびアンモニアから２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（メチオニンニトリル；ＭＭＰ－アミノニトリル；ＭＭＰ－ＡＮ）を生成し、これをアセトンの存在下でアルカリ金属水酸化物により加水分解してメチオニンアミドを形成し、これをさらにチタン、特に二酸化チタンを含む触媒を用いて加水分解してアンモニウムメチオニネートを得る全体的なメチオニンプロセスが示されている。ここからアンモニアが放出および排出されて、最終生成物として固体メチオニンが得られる。最終ステップでの反応温度が１００℃であるにもかかわらずターンオーバーは完全ではなく、該明細書では、反応におけるメチオニンに対する実際の選択率および収率について何ら結論を出すことができないため、メチオニンアミドの望ましくない残留物が最終生成物中に残る（表１、国際公開第２００１０６０７８８号）。
【0007】
国際公開第２００１０６０７８８号について記載されたものと類似の全体的なメチオニンプロセスが国際公開第２００１０６０７８９号で示されており、その際、使用される二酸化チタン含有触媒の製造、およびメチオニンアミドからメチオニンを製造するための全体的なプロセスにおけるその使用も開示されている。ただし、ターンオーバーは９８％であるものの、該明細書では、反応におけるメチオニンに対する実際の選択率および収率について何ら結論を出すことができない。
【0008】
さらに、国際公開第２００１０６０７８８号について記載されたものと類似の全体的なメチオニンプロセスが国際公開第２００１０６０７９０号で示されており、ここでは、メチオニンアミド段階からのアルカリ金属残分をメチオニンアミドの加水分解後にのみ分離して、酸性イオン交換樹脂によりメチオニン－アンモニウム／アルカリ金属塩混合物を形成するというさらなる変法が示されている。この場合もターンオーバーは９８％であるものの、該明細書では、反応におけるメチオニンに対する実際の選択率および収率について何ら結論を出すことができない。
【0009】
米国特許第６４１７３９５号明細書には、上記の国際公開文献と同様の全体的なメチオニンプロセスが開示されている。しかし、メチオニンアミドからアンモニウムメチオニネートへの加水分解ステップは、実施例では、二酸化チタン、アンモニア、またはコリネバクテリウム・グルタミカムまたは大腸菌の細菌株を用いて行われている。ＴｉＯ２触媒を用いて１５０℃で、１．５時間の反応時間の後に、メチオニン収率はわずか７２％である。
【0010】
米国特許第６５４５１７９号明細書にも全体的なメチオニンプロセスが開示されており、その際、メチオニンアミドからアンモニウムメチオニネートへの加水分解ステップは、実施例では二酸化チタン触媒を用いて行われている。追加の金属（Ｔｉ－Ｗ、Ｔｉ－Ｍｏ、Ｔｉ－Ｓｉ－Ｗ、Ｔｉ－Ｎｂ－Ｍｏ、Ｔｉ－Ｚｒ、Ｔｉ－Ａｌ、Ｔｉ－Ｃｒ、Ｔｉ－Ｚｎ、およびＴｉ－Ｖ）を含む触媒の使用可能性に言及されてはいるものの、この点に関しては、実験の指示も結果も何ら開示されていない。
【0011】
特開平０３－０９３７５３号公報では、アミノ酸ニトリルをアミノ酸アミドまたはアミノ酸に加水分解するプロセスが示されている。対応するアミノ酸ニトリルを、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛の群からの０．０１～０．５モル当量（ｍｏｌｅｑ）の金属酸化物の存在下で、１００～２００℃の温度で、少なくとも１当量、好ましくは１０当量の水により加水分解することで、メチオニンアミドが得られる。次の加水分解ステップを、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズおよび酸化チタン、酸化亜鉛の群からの金属酸化物の存在下で行うことで、メチオニンが得られる。酸化ジルコニウム－酸化チタン－酸化ニオブ触媒を用いた場合のメチオニン収率は、最高でも９４％である（実施例１、特開平０３－０９３７５３号公報）。しかしここでの欠点は、触媒の必要量が比較的多いことであり、すなわち、出発物質としてのアミノ酸アミド１０ｇあたりの触媒粉末が１００ｇであることである（実施例１、特開平０３－０９３７５３号公報）。
【0012】
特開平０３－０９３７５４号公報にも、アミノ酸ニトリルをアミノ酸アミドまたはアミノ酸に加水分解するためのプロセスが開示されている。対応するアミノ酸ニトリルが、酸化チタン－酸化ジルコニウム、酸化チタン－アルミナ、酸化チタン－酸化ニオブ、酸化チタン－酸化タングステン、酸化チタン－酸化スズ、酸化チタン－酸化亜鉛の群からの０．０１～０．５ｍｏｌｅｑの金属酸化物の存在下で、５０～２２０℃の温度で、少なくとも１当量、好ましくは１０当量の水により加水分解される。アミノ酸ニトリルの加水分解は、酸化チタン－酸化ジルコニウム、酸化チタン－アルミナ、酸化チタン－酸化亜鉛の群からの０．０１～０．５ｍｏｌｅｑの金属酸化物の存在下で行われる。しかし、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解の場合、メチオニン収率は、実施例５および１（特開平０３－０９３７５４号公報）によれば、それぞれわずか９３％（酸化チタン－酸化ジルコニウムを使用）および９４％（酸化チタン－酸化ニオブを使用）であり、かつ触媒消費量が非常に多かった（触媒は、アミド１ｇあたり０．３４～０．６８ｇ）。
【0013】
特開平０３－０９３７５７号公報では、アミノ酸ニトリルをアミノ酸アミドまたはアミノ酸に加水分解するプロセスが示されている。対応するアミノ酸ニトリルが、０．０１～０．５ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２の存在下で、好ましくはさらにケトン、例えばアセトンの存在下で、５０～２２０℃の温度で、少なくとも１当量、好ましくは１０当量の水により加水分解される。しかし、触媒として市販の酸化ジルコニウムおよび追加のアセトンを使用した最良の場合のメチオニン収率は、理論値のわずか８０％である。ここでのもう１つの欠点は、追加のアセトンの必要量が比較的多いことであり、すなわち、出発物質としてのアミノ酸アミド１０ｇあたり、触媒粉末１ｇあたりのアセトンが５．８ｇであることである（実施例１、特開平０３－０９３７５７号公報）。
【0014】
上記の刊行物によれば、これまで主に二酸化チタン系触媒が使用されてきた。論じられた刊行物で使用されているＺｒＯ２触媒は、著しく性能が劣っており、その結晶変態または構造特性の関係性に関する調査は行われていない。二酸化チタン触媒の場合、アナターゼ結晶変態を有するもののみがメチオニンアミドからメチオニンへの反応を触媒することも知られている。しかし、ルチル変態のＴｉＯ２は、触媒効果を示さない。
【0015】
最後に、欧州特許出願公開第３１９９５１９号明細書には、互いにセリウム含有酸化物触媒の存在下で、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルを水と接触させるステップを含む、メチオニンの製造方法が開示されている（請求項１）。セリウム含有触媒は、ＣｅＯ２触媒またはＣｅＯ２－ＺｒＯ２混合酸化物触媒のいずれかであり、それぞれ微粉末の形態である。メチオニン収率は、中程度（６０．９％、実施例１）ないし非常に良好（９７．０％、実施例４、欧州特許出願公開第３１９９５１９号明細書）に達する。反応は、実施例によれば、６０～１００℃の温度、および約１～２時間の滞留時間で行われる。
【0016】
さらに、国際公開第２０１８／０２１３３８号には、ジルコニウム化合物と、少なくとも１つのさらなる金属、例えばハフニウムまたはセリウムの存在下で対応するα－アミノ酸アミドを水と反応させることによる、α－アミノ酸の製造方法が開示されている（請求項１）。該明細書に具体的に開示されているのは、Ｈｆ、Ｃｅ、ＹまたはＴｉを含有するジルコニウム含有複合金属酸化物触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの加水分解である（実施例４、５、および比較例２、３）。しかし、複合金属酸化物触媒のＺｒＯ２含有量も、粒度も、触媒のモルホロジーに関する他の特徴も開示されていない。さらに、連続法に関して、該文献には、連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）および栓流型反応器（ＰＦＲ）とも称される連続槽型および管状反応器が使用可能であることしか開示されていない（［００８９］）。しかし、どちらのタイプもスラリー反応器であり、その複雑な操作様式ゆえに、メチオニンの製造方法のような大規模の工業プロセスには適していない。これらの例はまた、連続的な製造で使用できる手順を提供していない。なぜならば、それらはいずれも、例えばスターラーが導入された鋼製圧力容器内でバッチ式にて行われるためである（実施例１）。
【0017】
本発明の目的：
したがって、本発明の根底にある目的は、古典的なメチオニンヒダントイン鹸化法ほど過酷でなくかつ塩の蓄積がより少ない条件を可能とする、単純化された化学的なＤＬ－メチオニン製造方法を提供することであった。この文脈での目的は、金属酸化物触媒作用によるＤＬ－メチオニンアミドからのＤＬ－メチオニンの無塩での製造方法であって、これを、ＤＬ－メチオニンニトリルからのＤＬ－メチオニンアミドの中性合成方法と組み合わせることで、無塩での全体的なＤＬ－メチオニン製造方法を形成することができる方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、同時に大規模な工業的メチオニン製造プロセスにも使用できる高活性触媒を提供することであった。
したがって、本発明の根底にある目的は、古典的なメチオニンヒダントイン鹸化法ほど過酷でなくかつ塩の蓄積がより少ない条件を可能とする、単純化された化学的なＤＬ－メチオニン製造方法を提供することであった。この文脈での目的は、金属酸化物触媒作用によるＤＬ－メチオニンアミドからのＤＬ－メチオニンの無塩での製造方法であって、これを、ＤＬ－メチオニンニトリルからのＤＬ－メチオニンアミドの中性合成方法と組み合わせることで、無塩での全体的なＤＬ－メチオニン製造方法を形成することができる方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、同時に大規模な工業的メチオニン製造プロセスにも使用できる高活性触媒を提供することであった。
【0018】
解決法：
この基本的な部分的な課題は、元素Ｈｆの酸化物と元素Ｍ［ここで、Ｍは、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹである］の少なくとも１つの酸化物とにより安定化されたＺｒＯ２を６０．０～９９．５重量％含む粒状触媒の、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解反応への使用であって、粒状触媒の中央粒度ｘ５０は、０．８～９．０ｍｍ、好ましくは１．０～７．０ｍｍの範囲にある、使用によって解決された。
この基本的な部分的な課題は、元素Ｈｆの酸化物と元素Ｍ［ここで、Ｍは、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹである］の少なくとも１つの酸化物とにより安定化されたＺｒＯ２を６０．０～９９．５重量％含む粒状触媒の、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解反応への使用であって、粒状触媒の中央粒度ｘ５０は、０．８～９．０ｍｍ、好ましくは１．０～７．０ｍｍの範囲にある、使用によって解決された。
【0019】
本明細書において、元素Ｈｆの酸化物と元素Ｍの少なくとも１つの酸化物とにより安定化されたＺｒＯ２とは、それが実質的に、ＺｒＯ２と、元素Ｈｆの酸化物と、元素Ｍの少なくとも１つの酸化物との物理的混合物ではなく、ＺｒＯ２と、元素Ｈｆの酸化物、例えばＨｆＯ２と、元素Ｍの少なくとも１つの酸化物とを特許請求の範囲および本明細書に示される所与のパーセンテージで含む、ジルコニウムとハフニウムと少なくとも元素Ｍとの混合酸化物であることを意味する。
【0020】
この触媒の好ましい使用は、粒状触媒の粒度ｘ１０が０．５～８．０ｍｍ、好ましくは０．８～６．５ｍｍの範囲にあり、粒状触媒の粒度ｘ９０が１．０～１１．０ｍｍ、好ましくは１．３～８．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
【0021】
そのような比較的粗い粒状触媒材料の使用は、連続製造様式に非常に適している。なぜならば、触媒材料を、対応する反応器、例えば反応管に容易に充填することができ、その際、粒子間の通路開口がかなり広いことによって、反応液体の高いスループットが、しかも例えば微粉末触媒と比較してはるかに低い系圧力で可能となるためであり、これは大きな利点である。
【0022】
論じられた粒状触媒の粒度ｘ１０、ｘ５０およびｘ９０は、ＩＳＯ １３３２２－１：２０１４に準拠して光学分析により測定し、またＩＳＯ ９２７６に準拠して分析した。値ｘ１０、ｘ５０およびｘ９０は、それぞれ、累積アンダーサイズ分布の１０体積％、５０体積％、または９０体積％に相当する粒度を表す。これは、例えば、粒状触媒の１０体積％がｘ１０粒度よりも小さく、粒状触媒の１０体積％がｘ９０粒度よりも大きいことを意味する。したがって、ｘ５０粒度は中央粒度に相当し、つまり、粒子の５０体積％はこの直径よりも小さく、粒子の５０体積％はこの直径よりも大きい。
【0023】
予期せぬことに、まだ刊行物に明記されていない本発明による触媒は、例１３～１９に示されるように、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解を優れた様式で触媒できることが見出された（メチオニン収率８６～１００％）。対照的に、例２０および２１に示されるように、粒状ＺｒＯ２触媒であって、金属酸化物Ｌａ２Ｏ３またはＷＯ３により安定化され、該粒状触媒の中央粒度ｘ５０がそれぞれ３．０６または２．９８ｍｍであるものは、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解反応をさほど十分には促進しない（メチオニン収率８０％および６５％）。また比較例Ａは、８１．３重量％のＺｒＯ２、１．７重量％のＨｆＯ２、および１７重量％のＣｅＯ２を含み、かつ粒度ｘ５０が０．８ｍｍを大幅に下回って０．６μｍであるＺｒＯ２触媒では、メチオニンアミドからメチオニンへの加水分解において８３％の収率しか得られないことを示している。
対照的に、ＺｒＯ２（８１重量％）、ＨｆＯ２（１．７重量％）およびＣｅＯ２（１７．３重量％）という実質的に同一の含分を有するものの、粒度ｘ５０が３．０６ｍｍとはるかに大きく、かつＢＥＴ表面積が１０５ｍ２／ｇと顕著により大きいＺｒＯ２触媒を用いて実施された例１３では、メチオニンアミド転化率が１００％であり、かつメチオニン収率が１００％である。
対照的に、ＺｒＯ２（８１重量％）、ＨｆＯ２（１．７重量％）およびＣｅＯ２（１７．３重量％）という実質的に同一の含分を有するものの、粒度ｘ５０が３．０６ｍｍとはるかに大きく、かつＢＥＴ表面積が１０５ｍ２／ｇと顕著により大きいＺｒＯ２触媒を用いて実施された例１３では、メチオニンアミド転化率が１００％であり、かつメチオニン収率が１００％である。
【0024】
ＨｆＯ２（２重量％）のみを含み、他の金属酸化物を含まない粒状ＺｒＯ２触媒（比較例Ｃ）も非常に低い加水分解活性を示すため、たとえ他の特徴が請求項１の請求範囲内にあっても（粒度ｘ５０ ４．９５ｍｍ）、本発明によりメチオニンアミドからメチオニンへの加水分解に使用することはできない。メチオニン収率は、わずか１６％であった。
【0025】
本発明によるＨｆＯ２およびＹ２Ｏ３により安定化されたＺｒＯ２触媒（例４～８）と、従来技術によるＴｉＯ２触媒（例９～１１）とのさらなる比較から、本発明により使用される触媒は、以前に使用されていた十分に検討されたＴｉＯ２含有触媒よりも優れていることが明らかである。
【0026】
本発明により使用される触媒は、欧州特許出願公開第３０２６０３８号明細書におけるジルコニウムおよびイットリウムを含有する混合酸化物の製造方法の説明に従って（特に段落［００１７］、例１～７に従って）、出発物質としての酸化ジルコニウムから製造することができ、該文献は、参照により本明細書に組み込まれる。ＨｆおよびＺｒは自然に結合しているため、市販のジルコニウム源は、通常は約０．５～３重量％のＨｆを含む。本発明により使用される触媒は、Ｈｆを含む。このＨｆは安定剤でもあるため、該触媒は、Ｈｆの酸化物により、さらには元素Ｍ［ここで、Ｍは、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹである］の少なくとも１つの酸化物により安定化されている。このことは、上記で説明したように、異なる金属酸化物の単なる物理的混合ではなく、混合酸化物相が形成されていることを示している。本発明により好ましく使用される触媒は、元素Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＹであり、より好ましくは、ＳｉまたはＹであることを特徴とする。
【0027】
本発明による方法で使用される触媒は、その製造によって本発明による技術的特徴を有する粒状のＺｒＯ２系触媒が生成されることを条件として、その製造に関してはいかなる制限も受けない。
【0028】
必要な出発物質であるメチオニンアミドは、触媒としてのケトンおよび塩基の存在下での、またはアンモニアの存在下での金属酸化物触媒作用によるメチオニンニトリルの加水分解などの既知の方法によって製造することができる。後者の経路は、本発明によるメチオニンアミドの加水分解に中性触媒を使用することで、通常の前駆体である３－メチルメルカプトプロピオンアルデヒド（ＭＭＰ）からメチオニンへの完全に無塩の経路が提供されるという追加の利点を有する。
【0029】
これに関連して、好ましくは、元素Ｈｆ、Ｃｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、およびＹの酸化物を０．１～４０重量％含む触媒が使用されるため、活性触媒の主成分は、ＺｒＯ２である。
【0030】
しかし、より好ましくは、０．５～３重量％のＨｆＯ２、さらに０．１～４０重量％のＴｉＯ２および／または０．２～６重量％のＳｉＯ２および／または３～１０重量％のＹ２Ｏ３および／または５～２５重量％のＣｅＯ２を含む触媒が使用される。
【0031】
最も好ましくは、１．５～２．８重量％のＨｆＯ２、さらに０．１～４０重量％のＴｉＯ２および／または０．２～６重量％のＳｉＯ２および／または３～８重量％のＹ２Ｏ３および／または１０～２０重量％のＣｅＯ２を含む触媒が使用される。
【0032】
同様に好ましくは、３０～２５０ｍ２／ｇ、好ましくは５０～１６０ｍ２／ｇ、特に好ましくは５５～１４５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有する触媒が使用される。これはまた、満足のいく触媒性能に寄与する。
【0033】
さらに好ましくは、０．２０～０．５０ｍＬ／ｇ、特に好ましくは０．２４～０．４９ｍＬ／ｇの平均細孔容積を有する触媒が使用される。
【0034】
また、２０～２００ｎｍ、特に好ましくは２３～１６０ｎｍの中央孔径を有する触媒の使用が好ましい。
【0035】
さらに好ましいのは、三斜晶系または単斜晶系のＺｒＯ２を含む触媒の使用である。これは、例１３～１９と、例２２および例２４～２６との比較から導き出すことができる。
【0036】
担体および／または結合剤材料として不活性成分、好ましくはＡｌ２Ｏ３をさらに含む触媒を使用することも有利である。このようにして、触媒活性を適切に変更できるとともに、同時にジルコニウムを節約することができる。
【0037】
本発明により使用される粒状触媒は、典型的には、成形された形態で、好ましくは顆粒、押出物、ペレットまたは圧縮物として存在する。そのような粗い材料が粉末触媒よりもさらに優れた性能を発揮したことは非常に驚くべきことであった。これは、例１３～１９と、例２２～２７、ＡおよびＥ（粒度ｘ５０が０．５μｍ～０．４ｍｍの粉末触媒を使用）との比較から導き出すことができる。これもまた重要な利点である。なぜならば、主に成形された形態の触媒は、大規模な工業製造プラントでの使用に技術的に実現可能であるためである。
【0038】
本発明のさらなる態様は、メチオニンアミドを含む溶液または懸濁液および水を、上記で定められた特徴を有する触媒と接触させて、メチオニンを含む反応混合物を生成するステップを含むメチオニンの製造方法において、メチオニンは、主にアンモニウムメチオニネートの形態で存在する、方法である。
【0039】
メチオニンアミドの加水分解によるこのメチオニンの製造方法は、好ましくは、メチオニンアミドを含む前述の溶液または懸濁液を、７０～２００℃、より好ましくは８０～１８０℃、特に好ましくは９０～１６０℃、非常に特に好ましくは１００～１５０℃の温度で、水および前述の触媒と接触させることによって行われる。これにより、高いターンオーバーが保証される。
【0040】
技術的観点から、メチオニンアミドを含む前述の溶液または懸濁液および水に適用される開始濃度の最良の範囲は、１～３０重量％、好ましくは２～２４重量％、特に好ましくは３～２０重量％のメチオニンアミドの開始濃度である。
【0041】
先行するメチオニンニトリルからメチオニンアミドへの加水分解反応ステップの間に、ほぼ一定のパーセンテージのメチオニンアミドがすでに反応し続けてメチオニンが生成されることから、メチオニンアミドを含む前述の溶液または懸濁液および水は、典型的には、すでに０～２５重量％、好ましくは０～２０重量％、特に好ましくは０～１５重量％のメチオニンを含む。
【0042】
先行するメチオニンニトリルからメチオニンアミドへの加水分解反応ステップが、触媒としてのケトンおよび塩基を用いて行われる場合、前述の溶液または懸濁液は、典型的には、前述の溶液または懸濁液中のメチオニンアミド濃度（１ｍｏｌｅｑ）に対して、１つ以上のケトン化合物を０．１～２ｍｏｌｅｑ、好ましくは０．５～１．５ｍｏｌｅｑの濃度で含むとともに、アルカリ金属またはアルカリ土類金属水酸化物を０．０１～０．５ｍｏｌｅｑ、好ましくは０．０３～０．２ｍｏｌｅｑ、特に好ましくは０．０５～０．１ｍｏｌｅｑの濃度で含む。
【0043】
前駆体であるメチオニンニトリルの形成は、ＮＨ３の１～１０ｍｏｌｅｑ過剰で行われるため、この過剰分のうちの特定の部分は、それが事前にどれだけ留去されたかに応じて、本発明による方法の間にもなおも存在し得る。したがって、前述の溶液または懸濁液は、典型的には、ＮＨ３を、前述の溶液または懸濁液中のメチオニンアミド濃度に対して０～１０ｍｏｌｅｑ、好ましくは０～７ｍｏｌｅｑの濃度で含む。このことは欠点ではない。なぜならば、ＮＨ３は、メチオニンニトリルからメチオニンアミドへの加水分解反応を促進することができ、かつメチオニンアミドの加水分解の遊離ＮＨ３とともに加水分解物から容易に除去することができるためである。
【0044】
粒状触媒の中央粒度ｘ５０が０．８～９．０ｍｍ、好ましくは１．０～７．０ｍｍの範囲にあるため、固定床型またはトリクルベッド型の反応器で触媒を用いて連続式で反応を行えることが特に有利である。このようにして、大規模な工業的応用が可能になる。
【0045】
連続反応法で使用される触媒の主要な性能パラメータを有益に比較するためには、典型的には、流量、触媒床上の滞留時間、または重量空間速度（ＷＨＳＶ）を利用することができる。この場合、ＷＨＳＶ速度が最も正確な指標となる。なぜならば、ＷＨＳＶの算出では、使用した触媒の量に応じて流量が設定されるためである。したがって、ＷＨＳＶは、１時間あたりの、使用した触媒の重量のｇ数（＝ｍ）あたりのメチオニンアミドの供給量（ｍ（メチオニンアミド）／ｈ／ｍ（触媒））によって求められる。方法が連続式で行われる場合、典型的には、０．０００１～１０、好ましくは０．００１～５、より好ましくは０．０１～１、最も好ましくは０．０２５～０．１ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）のＷＨＳＶが採用される。
【0046】
方法がバッチ式で行われる場合、触媒は、メチオニンアミド１モルあたり０．０１～５ｍｏｌｅｑ、好ましくは０．０５～２ｍｏｌｅｑ、特に好ましくは０．１５～０．６ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２の量で使用される。
【0047】
本発明のさらなる態様は、完全かつ化学的なメチオニン製造方法であって、
ａ．メチルメルカプトプロピオンアルデヒドをシアン化水素酸およびアンモニアと反応させるか、または２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルをアンモニアと反応させて、メチオニンニトリルを含む反応混合物を生成するステップと、
ｂ．任意に、ステップａの反応混合物から残留アンモニアの全部または一部を分離するステップと、
ｃ．ステップａまたはｂで得られた反応混合物を、カルボニル触媒および塩基触媒および水の存在下で、またはＣｅＯ２含有触媒および水の存在下で加水分解して、メチオニンアミドまたはメチオニンアミドとメチオニンとの混合物を含む溶液または懸濁液を生成するステップと、
ｄ．任意に、ステップｃの溶液または懸濁液から、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離するステップと、
ｅ．ステップｃまたはｄで得られた溶液または懸濁液および水を、上記で定義された特徴を有する触媒と接触させて、メチオニンを製造するステップと、
ｆ．任意に、ステップｅの溶液または懸濁液から、好ましくは蒸留によって、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離して、メチオニンと、若干未反応の可能性のあるメチオニンアミドとを含む反応液を得るステップと、
ｇ．ステップｆから得られたメチオニン含有反応液から結晶化を行い、任意に次いで再結晶化を行ってメチオニンを単離し、かつ母液を得るステップと、
ｈ．任意に、ステップｇの母液をステップｅに再循環させて、未反応の可能性のあるメチオニンアミドの反応を完了するステップと
を含む方法である。
ａ．メチルメルカプトプロピオンアルデヒドをシアン化水素酸およびアンモニアと反応させるか、または２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルをアンモニアと反応させて、メチオニンニトリルを含む反応混合物を生成するステップと、
ｂ．任意に、ステップａの反応混合物から残留アンモニアの全部または一部を分離するステップと、
ｃ．ステップａまたはｂで得られた反応混合物を、カルボニル触媒および塩基触媒および水の存在下で、またはＣｅＯ２含有触媒および水の存在下で加水分解して、メチオニンアミドまたはメチオニンアミドとメチオニンとの混合物を含む溶液または懸濁液を生成するステップと、
ｄ．任意に、ステップｃの溶液または懸濁液から、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離するステップと、
ｅ．ステップｃまたはｄで得られた溶液または懸濁液および水を、上記で定義された特徴を有する触媒と接触させて、メチオニンを製造するステップと、
ｆ．任意に、ステップｅの溶液または懸濁液から、好ましくは蒸留によって、残留アンモニアの全部もしくは一部、または残留アンモニアおよびカルボニル触媒を分離して、メチオニンと、若干未反応の可能性のあるメチオニンアミドとを含む反応液を得るステップと、
ｇ．ステップｆから得られたメチオニン含有反応液から結晶化を行い、任意に次いで再結晶化を行ってメチオニンを単離し、かつ母液を得るステップと、
ｈ．任意に、ステップｇの母液をステップｅに再循環させて、未反応の可能性のあるメチオニンアミドの反応を完了するステップと
を含む方法である。
【0048】
【化1】
【0049】
ステップｃにおける特に好ましい方法は、スキーム１に例示されているように、ステップｅによるメチオニンアミドの加水分解においてＺｒＯ２を含む中性触媒を使用することに加えて、中性触媒であるＣｅＯ２を用いてメチオニンニトリルをメチオニンアミドに加水分解することであるが、これはこの場合、塩の蓄積を完全に回避することができるためである。
【0050】
加水分解ステップｃおよびｅの双方で中性触媒を単独で使用することにより、このように有利にも不要な塩物質の形成が回避され、その結果、全体的な無塩でのメチオニン製造方法が提供され、これは、上記で説明したように大きな利点である。
【0051】
メチオニンアミドの加水分解では、アンモニアの放出下に、アミド基が対応するカルボン酸基に転化される。したがって、１当量のメチオニンアミドの加水分解は、常に１当量のアンモニアの放出を伴う。結果として、最終加水分解生成物であるメチオニンは、上記のようなメチオニンアミドを含む出発溶液または懸濁液中の追加のアンモニアの量にかかわらず、常にアンモニアを含む。しかし、メチオニンを含む生成物混合物中にアンモニアが存在すると、必然的にメチオニンのアンモニウム塩が形成される。したがって、アンモニア不含のメチオニンを得ることは不可能である。生成物混合物は、主生成物としてアンモニウムメチオニネートを含むため、中性のメチオニン、すなわちアンモニア不含のメチオニンを得るためには、そのようにして得られたメチオニン含有生成物を結晶化に供する必要がある。
【0052】
一時的な塩様の中間生成物として得られた第一級アンモニウムメチオニネートを、次いで、メチオニンと揮発性アンモニアとに容易に熱分解することができる。メチオニンは、生成後に結晶体として容易に単離される。揮発性アンモニアも容易に分離されて、例えばステップａのメチオニンニトリル合成段階へ返送される。この結晶化ステップｇは、国際公開第２０１５／０３９９３５号からすでに知られており、特に、第１２頁、第３行目～第１３頁、第３行目、図１、および例１～４に開示されており、これは参照により本明細書に含まれる。
【0053】
ステップｃのケトンおよび塩基触媒による加水分解の変法であって、例えば０．１ｍｏｌｅｑのＫＯＨなど、明らかに化学量論的でない量の塩基を用いても機能する方法が選択された場合、少なくとも低い塩含有量での方法が引き続き利用可能であり、これは、なおも従来技術に対する相当の改善を表す。
【0054】
メチオニンアミドが完全にメチオニンに転化されていない場合、メチオニンよりもはるかに水溶性の高い未転化のメチオニンアミドを、上記の方法の結晶化ステップｇ内でメチオニンから容易に分離することができる。メチオニンへの転化を最大化するために、メチオニンアミドを含む母液を、上記の方法のステップｅまたはステップｅによるもう１つの接触ステップに好都合に再循環させることができる。これは、例えば連続的な例３５のような実施形態に該当しており、その際、９３％というメチオニン収率は非常に高く、選択率１００％は実質的に副生成物が形成されないことを示しているが、約７％のメチオニンアミドは未転化のままであり、これをこのようにしてメチオニンに完全に転化させることが可能である。
【0055】
したがって、本発明は、利用可能な出発物質ＭＭＰ、シアン化水素酸およびアンモニアに基づいて、メチオニンヒダントインの加水分解による従来の標準的なプロセスよりも低い温度で、高収率で、かつより簡便な無塩プロセスでメチオニンを生成する工業的なメチオニン製造方法を提供する。
【0056】
実施例：
分析方法
ＨＰＬＣクロマトグラフィー：
２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＣＮ）、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＡＮ）、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド）、３－（メチルチオ）－１－プロパノン（ＭＭＰ）、およびメチオニン（Ｍｅｔ）のクロマトグラフィー分析を、ＪＡＳＣＯ社またはＡｇｉｌｅｎｔ社のＨＰＬＣシステムを用いて、ＲＰ－１８カラム（２５０×４．６ｍｍ；５μｍ）を使用して行い、次いで２１０ｎｍでＵＶ検出を行った。溶離液として、３．３ｇのＨ３ＰＯ４、６．８ｇのＣＨ３ＣＮ、および８９．９ｇのＨ２Ｏからなる混合物を１ｍＬ／ｍｉｎの流量で使用した。それぞれのサンプル溶液（２５ｍＬのＨ２Ｏ中の５０ｍｇのサンプル）１０μＬを溶離液に注入して分析した。キャリブレーションは、有機化学合成で一般的に行われるように、分析物の適切な標準ストック溶液を注入し、その後、ピーク面積を外部標準と比較することで事前に行った。
分析方法
ＨＰＬＣクロマトグラフィー：
２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＣＮ）、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＡＮ）、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド）、３－（メチルチオ）－１－プロパノン（ＭＭＰ）、およびメチオニン（Ｍｅｔ）のクロマトグラフィー分析を、ＪＡＳＣＯ社またはＡｇｉｌｅｎｔ社のＨＰＬＣシステムを用いて、ＲＰ－１８カラム（２５０×４．６ｍｍ；５μｍ）を使用して行い、次いで２１０ｎｍでＵＶ検出を行った。溶離液として、３．３ｇのＨ３ＰＯ４、６．８ｇのＣＨ３ＣＮ、および８９．９ｇのＨ２Ｏからなる混合物を１ｍＬ／ｍｉｎの流量で使用した。それぞれのサンプル溶液（２５ｍＬのＨ２Ｏ中の５０ｍｇのサンプル）１０μＬを溶離液に注入して分析した。キャリブレーションは、有機化学合成で一般的に行われるように、分析物の適切な標準ストック溶液を注入し、その後、ピーク面積を外部標準と比較することで事前に行った。
【0057】
ＢＥＴ表面積
ＢＥＴ表面積は、固体の表面に窒素を物理的に吸着させ、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ）法に従って表面の単分子層に対応する吸着ガスの量を算出することによって決定した。使用するサンプル（０．２～０．９ｇ）を、測定前に真空下にて１５０℃で２０分間脱気した。その後、液体窒素の温度（７７Ｋ）で測定を行った。吸着されたガスの量を、ＴｒｉＳｔａｒ ３０００ Ｍｉｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ機器を用いた３点静的容積測定により測定した。この方法は、総じてＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７－５（２００３）に記載されており、それに従って適用した。
ＢＥＴ表面積は、固体の表面に窒素を物理的に吸着させ、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ）法に従って表面の単分子層に対応する吸着ガスの量を算出することによって決定した。使用するサンプル（０．２～０．９ｇ）を、測定前に真空下にて１５０℃で２０分間脱気した。その後、液体窒素の温度（７７Ｋ）で測定を行った。吸着されたガスの量を、ＴｒｉＳｔａｒ ３０００ Ｍｉｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ機器を用いた３点静的容積測定により測定した。この方法は、総じてＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７－５（２００３）に記載されており、それに従って適用した。
【0058】
粉末の粒度分布
粉末の粒度分布を、ＩＳＯ １３３２０：２００９に準拠したレーザー回折法により測定し、またＩＳＯ ９２７６に準拠して、それぞれ累積アンダーサイズ分布の１０体積％、５０体積％、または９０体積％に相当する粒度を表すそのｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度に関して分析した。１スパチュラ分のサンプル材料を１０ｍＬの水＋０．５ｇ／Ｌのピロリン酸四ナトリウムに加え、１分間超音波処理し、ユニバーサル・リキッド・モジュール（ＵＬＭ）を備えたＬＳ １３３２０レーザー回折分光計（Ｂｅｃｋｍａｎ－Ｃｏｕｌｔｅｒ）で分析した。
粉末の粒度分布を、ＩＳＯ １３３２０：２００９に準拠したレーザー回折法により測定し、またＩＳＯ ９２７６に準拠して、それぞれ累積アンダーサイズ分布の１０体積％、５０体積％、または９０体積％に相当する粒度を表すそのｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度に関して分析した。１スパチュラ分のサンプル材料を１０ｍＬの水＋０．５ｇ／Ｌのピロリン酸四ナトリウムに加え、１分間超音波処理し、ユニバーサル・リキッド・モジュール（ＵＬＭ）を備えたＬＳ １３３２０レーザー回折分光計（Ｂｅｃｋｍａｎ－Ｃｏｕｌｔｅｒ）で分析した。
【0059】
粒状触媒の粒度分布
粒状触媒の粒度分布を、ＩＳＯ １３３２２－１：２０１４に準拠してＣａｍｓｉｚｅｒ（Ｒｅｔｓｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ）のＣＣＤカメラを使用して一連の触媒粒子（サンプル体積２００ｍＬ）の光学分析によって測定し、またＩＳＯ ９２７６に準拠して、それぞれ累積アンダーサイズ分布の１０体積％、５０体積％、または９０体積％に相当する粒度を表すそのｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度に関して分析した。
粒状触媒の粒度分布を、ＩＳＯ １３３２２－１：２０１４に準拠してＣａｍｓｉｚｅｒ（Ｒｅｔｓｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ）のＣＣＤカメラを使用して一連の触媒粒子（サンプル体積２００ｍＬ）の光学分析によって測定し、またＩＳＯ ９２７６に準拠して、それぞれ累積アンダーサイズ分布の１０体積％、５０体積％、または９０体積％に相当する粒度を表すそのｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度に関して分析した。
【0060】
Ｘ線粉末回折
Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ）は、固体サンプルの結晶相を調べるための非破壊分析技術である。結晶化度の測定を含むＸＲＰＤ測定を、以下のように行った。以下のパラメータを用いて、ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製Ｃｕｂｉｘ３ ＰｈａｒｍａＸ線粉末回折計で、０．５～２．０ｇの材料を分析した：
Ｘ線管：ＬＦＦ－Ｃｕ Ｘ線管、ＣｕＫα、λ＝０．１５４２ｎｍ
発生器の設定：４０ｍＡ、４０ＫＶ
検出器：Ｘ’Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ
回転：あり／１Ｒｅｖ．／ｓ
２Θ範囲：５°－１００°
ステップ（°２Θ）０．０１７°
ステップあたりの時間：４０秒
Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ）は、固体サンプルの結晶相を調べるための非破壊分析技術である。結晶化度の測定を含むＸＲＰＤ測定を、以下のように行った。以下のパラメータを用いて、ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製Ｃｕｂｉｘ３ ＰｈａｒｍａＸ線粉末回折計で、０．５～２．０ｇの材料を分析した：
Ｘ線管：ＬＦＦ－Ｃｕ Ｘ線管、ＣｕＫα、λ＝０．１５４２ｎｍ
発生器の設定：４０ｍＡ、４０ＫＶ
検出器：Ｘ’Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ
回転：あり／１Ｒｅｖ．／ｓ
２Θ範囲：５°－１００°
ステップ（°２Θ）０．０１７°
ステップあたりの時間：４０秒
【0061】
結果を、ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ ＨｉｇｈＳｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェアの最新版および結晶参照相を伴うＩＣＤＤデータベースのアップデート版を使用して評価した。
【0062】
Ｘ線蛍光分析
蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）は、固体および液体サンプルの元素組成を調べるための非破壊分析技術である。ＸＲＦでは、ＦからＵまでの元素を検出および定量化できる。サンプル調製のため、少量の材料をアルミニウムカップ内のｂｏｒｅｏｘ（結合添加剤）の厚い層の上に均一に分散させ、プレスして平らな粉末ペレットにした。ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製波長分散型ＸＲＦ分光計Ａｘｉｏｓを使用して、ＵｎｉＱｕａｎｔ半定量アプリケーションを用いてサンプルを分析した。Ｓｏｆｔｗａｒｅ ＵｎｉＱｕａｎｔ Ｖ５を使用して半定量的評価を行った。このソフトウェアツールは、基本パラメータアルゴリズムに基づいており、このアプローチでは、適切なキャリブレーションサンプルのセットを測定し、測定された蛍光線の強度を、算出された強度と比較する（算出は、確立された物理モデルを用いて行われる）。
蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）は、固体および液体サンプルの元素組成を調べるための非破壊分析技術である。ＸＲＦでは、ＦからＵまでの元素を検出および定量化できる。サンプル調製のため、少量の材料をアルミニウムカップ内のｂｏｒｅｏｘ（結合添加剤）の厚い層の上に均一に分散させ、プレスして平らな粉末ペレットにした。ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製波長分散型ＸＲＦ分光計Ａｘｉｏｓを使用して、ＵｎｉＱｕａｎｔ半定量アプリケーションを用いてサンプルを分析した。Ｓｏｆｔｗａｒｅ ＵｎｉＱｕａｎｔ Ｖ５を使用して半定量的評価を行った。このソフトウェアツールは、基本パラメータアルゴリズムに基づいており、このアプローチでは、適切なキャリブレーションサンプルのセットを測定し、測定された蛍光線の強度を、算出された強度と比較する（算出は、確立された物理モデルを用いて行われる）。
【0063】
細孔分析
細孔容積および中央孔径を、ＤＩＮ ６６１３４（Ｂａｒｒｅｔ、Ｊｏｙｎｅｒ、ＨａｌｅｎｄａによるＮ２収着）に準拠して決定した。
細孔容積および中央孔径を、ＤＩＮ ６６１３４（Ｂａｒｒｅｔ、Ｊｏｙｎｅｒ、ＨａｌｅｎｄａによるＮ２収着）に準拠して決定した。
【0064】
使用される触媒の例示的な製造（本発明の一部ではない）
本発明により使用される触媒は、その製造に使用される手順によって、本発明により使用されるものと同様の特徴を有する触媒が生成されることを条件として、その製造に関してはいかなる制限も受けない。例えば、本発明による例１３～１９、表３で使用される触媒を、欧州特許出願公開第３０２６０３８号明細書に従って製造し、以下の分析パラメータに関して分析した（結果を表３に示す）：ｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）表面積、Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ）、Ｘ線蛍光分析（ＸＲＦ、元素組成）、細孔容積、および中央孔径。
本発明により使用される触媒は、その製造に使用される手順によって、本発明により使用されるものと同様の特徴を有する触媒が生成されることを条件として、その製造に関してはいかなる制限も受けない。例えば、本発明による例１３～１９、表３で使用される触媒を、欧州特許出願公開第３０２６０３８号明細書に従って製造し、以下の分析パラメータに関して分析した（結果を表３に示す）：ｘ１０、ｘ５０およびｘ９０粒度、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）表面積、Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ）、Ｘ線蛍光分析（ＸＲＦ、元素組成）、細孔容積、および中央孔径。
【0065】
例えば、例４～８、１２、１６、２８～３７で使用した、４重量％のＹ２Ｏ３により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含むＺｒＯ２触媒は、欧州特許出願公開第３０２６０３８号明細書の例１に従って製造した。
【0066】
このようにして、１２１５ｇのＭＥＬ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製水酸化ジルコニウム粒子（１．６重量％のＨｆＯ２を含む）ＸＺＯ １５０１／０９の細孔容積を測定したところ、８５０ｍＬであった。１３６ｇのＹ（ＮＯ３）３×６Ｈ２Ｏを２６３ｇのＨ２Ｏに溶解させて、３４０ｍＬの溶液を得た。これは、総細孔容積の４０％に相当する。３８０ｇのＨ２Ｏを加えて、総容積６８０ｍＬの溶液を得た。これは、総細孔容積の８０％に相当する。水酸化ジルコニウム材料を、アイリッヒインテンシブミキサーＲ型内で、中程度の撹拌条件下（２１５ｒｐｍ）にて、この水酸化ジルコニウムに１０分間かけて硝酸イットリウム溶液を噴霧することにより含浸させた。次いで、この湿った粉末を、撹拌条件下（３０００ｒｐｍ）で１時間かけて顆粒に変化させた。この材料を、メッシュ２を備えたメッシュふるい機に通してふるいわけし、０．８～５ｍｍの範囲の粒度を有する顆粒を得た。その後、これらの顆粒を１２０℃で２時間乾燥し、次に４５０℃で２時間か焼した。これらの顆粒を、メッシュ３を備えたメッシュふるい機に通して再度ふるいわけし、０．８～２．５ｍｍの範囲の粒度を有する顆粒を得た。混合酸化物は、４重量％のＹ２Ｏ３を含んでいた。得られた粒子を、以下の分析パラメータに関して分析した（結果を括弧内に示す）：それらのｘ１０（１．２７ｍｍ）、ｘ５０（１．８２ｍｍ）、およびｘ９０（２．４３ｍｍ）粒度、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、およびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）表面積（１２５ｍ２／ｇ）を、Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ、三斜晶系結晶相）、Ｘ線蛍光分析（ＸＲＦ、元素組成 ９４重量％のＺｒＯ２、２重量％のＨｆＯ２、４重量％のＹ２Ｏ３）、細孔容積（０．４ｍＬ／ｇ）、および中央孔径（３０ｎｍ）。これらも例１６、表３に示されている。
【0067】
例１（本発明の一部ではない）：２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルから出発する２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルの合成
１０．１ｇの２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＣＮ；水中で９０重量％、６９．３ｍｍｏｌ、１ｍｏｌｅｑ）を、２６．０ｇのＮＨ３（水中で３２重量％、７ｍｏｌｅｑ、４８．８ｍｍｏｌ）とガラス反応器内で混合し、次いで密封した。２５重量％のＭＭＰ－ＣＮを含む淡ベージュ色の混濁したエマルションを撹拌し、水浴を用いて３０分間かけて５０℃に加熱した。得られた淡黄色の溶液をＨＰＬＣクロマトグラフィーにより分析したところ、ＭＭＰ－ＣＮの転化率は１００％であり、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＡＮ；６７．２ｍｍｏｌ）および２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド；１．２ｍｍｏｌ）の選択率が９８．８％であることが確認された。ＭＭＰ－ＣＮとＭＭＰ－ＡＮとの反応により形成されたイミノジニトリルの副生成物である痕跡量の２，２’－ビス－（２－メチルメルカプトエチル）イミノジアセトニトリル（ＤＮ１、０．１％未満）と、ＭＭＰ－ＣＮからＭＭＰおよびＨＣＮへの逆反応により形成された少量の３－（メチルチオ）－１－プロパノン（ＭＭＰ、１％未満）がわずかに観察された。
１０．１ｇの２－ヒドロキシ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＣＮ；水中で９０重量％、６９．３ｍｍｏｌ、１ｍｏｌｅｑ）を、２６．０ｇのＮＨ３（水中で３２重量％、７ｍｏｌｅｑ、４８．８ｍｍｏｌ）とガラス反応器内で混合し、次いで密封した。２５重量％のＭＭＰ－ＣＮを含む淡ベージュ色の混濁したエマルションを撹拌し、水浴を用いて３０分間かけて５０℃に加熱した。得られた淡黄色の溶液をＨＰＬＣクロマトグラフィーにより分析したところ、ＭＭＰ－ＣＮの転化率は１００％であり、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリル（ＭＭＰ－ＡＮ；６７．２ｍｍｏｌ）および２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド；１．２ｍｍｏｌ）の選択率が９８．８％であることが確認された。ＭＭＰ－ＣＮとＭＭＰ－ＡＮとの反応により形成されたイミノジニトリルの副生成物である痕跡量の２，２’－ビス－（２－メチルメルカプトエチル）イミノジアセトニトリル（ＤＮ１、０．１％未満）と、ＭＭＰ－ＣＮからＭＭＰおよびＨＣＮへの逆反応により形成された少量の３－（メチルチオ）－１－プロパノン（ＭＭＰ、１％未満）がわずかに観察された。
【0068】
【化2】
【0069】
例２（本発明の一部ではない）：得られた２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルから２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミドとメチオニンとを含む混合物への、ＣｅＯ２触媒を用いた直接転化
８．７５ｇのＭＭＰ－ＡＮ（６７．２ｍｏｌ）と、０．１８ｇのメチオニンアミド（１．２ｍｍｏｌ）と、７．１４ｇのＮＨ３（４１９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）と、１９．９ｇの水とを含む、例１に従って得られた反応溶液に、さらに３６．２ｇの水（ＭＭＰ－ＡＮ濃度１２重量％）と、欧州特許第１５０６９４０号明細書、例１に従って製造された１．０ｇ（５．８ｍｍｏｌ、０．０９ｍｏｌｅｑ）のＣｅＯ２触媒とを加えた。ガラス反応器を再び密閉し、反応物を撹拌しながら、予熱した水浴を用いて３０分間かけて６０℃に加熱した。次いで、反応溶液を室温に急冷し、ＨＰＬＣクロマトグラフィーによって分析したところ、ＭＭＰ－ＡＮの転化率は１００％であり、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド；４７．０ｍｍｏｌ）の選択率は７０％であり、メチオニン（Ｍｅｔ；２０．２ｍｍｏｌ）の選択率は３０％であることが確認された。
８．７５ｇのＭＭＰ－ＡＮ（６７．２ｍｏｌ）と、０．１８ｇのメチオニンアミド（１．２ｍｍｏｌ）と、７．１４ｇのＮＨ３（４１９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）と、１９．９ｇの水とを含む、例１に従って得られた反応溶液に、さらに３６．２ｇの水（ＭＭＰ－ＡＮ濃度１２重量％）と、欧州特許第１５０６９４０号明細書、例１に従って製造された１．０ｇ（５．８ｍｍｏｌ、０．０９ｍｏｌｅｑ）のＣｅＯ２触媒とを加えた。ガラス反応器を再び密閉し、反応物を撹拌しながら、予熱した水浴を用いて３０分間かけて６０℃に加熱した。次いで、反応溶液を室温に急冷し、ＨＰＬＣクロマトグラフィーによって分析したところ、ＭＭＰ－ＡＮの転化率は１００％であり、２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミド（メチオニンアミド；４７．０ｍｍｏｌ）の選択率は７０％であり、メチオニン（Ｍｅｔ；２０．２ｍｍｏｌ）の選択率は３０％であることが確認された。
【0070】
例３（本発明の一部ではない）：得られた２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンニトリルから２－アミノ－４－（メチルチオ）ブタンアミドとメチオニンとの混合物への、カルボニル化合物およびアルカリ金属水酸化物を触媒として用いた直接転化
８．７５ｇのＭＭＰ－ＡＮ（６７．２ｍｏｌ）と、０．１８ｇのメチオニンアミド（１．２ｍｍｏｌ）と、７．１４ｇのＮＨ３（４１９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）と、１９．９ｇの水とを含む、例１に従って得られた反応溶液を、３５℃に冷却した。７ｇの水、４．０ｇのアセトン（６８．８ｍｍｏｌ、１ｍｏｌｅｑ）、および２．０ｇの１０重量％水性ＫＯＨ（３．４ｍｍｏｌ、０．０５ｍｏｌｅｑ）を加えた（ＭＭＰ－ＡＮ濃度１８重量％）。ガラス反応器を再び密閉し、反応物を撹拌しながら、水浴を用いて３５℃で９０分間維持した。次いで、反応溶液を室温に急冷し、アンモニアおよびアセトンを真空下、３０℃で除去した。得られた生成物をＨＰＬＣクロマトグラフィーによって分析したところ、ＭＭＰ－ＡＮの転化率は１００％であり、メチオニンアミド（６５．４ｍｍｏｌ）およびＭｅｔ（２．０ｍｍｏｌ）の選択率は９８．６％であることが確認された。
８．７５ｇのＭＭＰ－ＡＮ（６７．２ｍｏｌ）と、０．１８ｇのメチオニンアミド（１．２ｍｍｏｌ）と、７．１４ｇのＮＨ３（４１９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）と、１９．９ｇの水とを含む、例１に従って得られた反応溶液を、３５℃に冷却した。７ｇの水、４．０ｇのアセトン（６８．８ｍｍｏｌ、１ｍｏｌｅｑ）、および２．０ｇの１０重量％水性ＫＯＨ（３．４ｍｍｏｌ、０．０５ｍｏｌｅｑ）を加えた（ＭＭＰ－ＡＮ濃度１８重量％）。ガラス反応器を再び密閉し、反応物を撹拌しながら、水浴を用いて３５℃で９０分間維持した。次いで、反応溶液を室温に急冷し、アンモニアおよびアセトンを真空下、３０℃で除去した。得られた生成物をＨＰＬＣクロマトグラフィーによって分析したところ、ＭＭＰ－ＡＮの転化率は１００％であり、メチオニンアミド（６５．４ｍｍｏｌ）およびＭｅｔ（２．０ｍｍｏｌ）の選択率は９８．６％であることが確認された。
【0071】
例４～８：様々な条件下でのオートクレーブ内でのＺｒＯ２触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの転化
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよびアンモニアを除去し、得られた混合物に水および／または３２重量％のアンモニア水溶液を表１に記載されているように加えて、以下の組成に調整した：メチオニンアミド（１１．２％）、ＫＯＨ（０～０．１ｍｏｌｅｑ）、ＮＨ３（０．５～３．５ｍｏｌｅｑ）。この反応液を、鋼製オートクレーブに移した。次に、金属酸化物触媒（上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む０．１８ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２触媒）を、反応溶液の撹拌によって粒子が破壊されるのを防ぐために、触媒バスケット内に粒状触媒（例えばペレット）の形で導入した。オートクレーブを閉鎖し、撹拌下で１時間以内に表１または２に示す所望の温度（１１０～１７０℃）に加熱した。反応の進行を、１５分後にＨＰＬＣ分析でモニターし、最終的に９０分後に室温まで急冷することで終了させ、その後、反応混合物をＨＰＬＣ分析した。
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよびアンモニアを除去し、得られた混合物に水および／または３２重量％のアンモニア水溶液を表１に記載されているように加えて、以下の組成に調整した：メチオニンアミド（１１．２％）、ＫＯＨ（０～０．１ｍｏｌｅｑ）、ＮＨ３（０．５～３．５ｍｏｌｅｑ）。この反応液を、鋼製オートクレーブに移した。次に、金属酸化物触媒（上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む０．１８ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２触媒）を、反応溶液の撹拌によって粒子が破壊されるのを防ぐために、触媒バスケット内に粒状触媒（例えばペレット）の形で導入した。オートクレーブを閉鎖し、撹拌下で１時間以内に表１または２に示す所望の温度（１１０～１７０℃）に加熱した。反応の進行を、１５分後にＨＰＬＣ分析でモニターし、最終的に９０分後に室温まで急冷することで終了させ、その後、反応混合物をＨＰＬＣ分析した。
【0072】
【表1】
【0073】
例９～１１（本発明の一部ではない、比較のため）：様々な条件下でのオートクレーブ内でのＴｉＯ２触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの転化
反応を、例４～８について記載したとおりに行ったが、ただし、０．１８ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２触媒に代えて、Ｅｖｏｎｉｋ社（ドイツ）製の０．２７ｍｏｌｅｑのＴｉＯ２「Ａｅｒｏｌｙｓｔ ７７１１」を使用した。
反応を、例４～８について記載したとおりに行ったが、ただし、０．１８ｍｏｌｅｑのＺｒＯ２触媒に代えて、Ｅｖｏｎｉｋ社（ドイツ）製の０．２７ｍｏｌｅｑのＴｉＯ２「Ａｅｒｏｌｙｓｔ ７７１１」を使用した。
【0074】
【表2】
【0075】
表１の結果と表２の結果との比較から、出発物質の転化率、ならびにメチオニンの選択率および収率に関して、４重量％のＹ２Ｏ３により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含むＺｒＯ２触媒が、ＴｉＯ２触媒よりも著しく優れていることが明らかになった。
【0076】
例１２：４重量％のＹ２Ｏ３により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含むＺｒＯ２触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの転化
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物に水を加えて、以下の組成に調整した：水（１４０ｇ）、メチオニンアミド（１８．５ｇ、０．１２５ｍｏｌ）、ＫＯＨ（０．３３ｇ、０．００５９ｍｏｌ、０．０５ｍｏｌｅｑ）、メチオニン（０．７ｇ、０．００５ｍｏｌ、０．４ｍｏｌｅｑ）。３２重量％のアンモニア水溶液（１５．０ｇ、０．２８２ｍｏｌ、２ｍｏｌｅｑ）を加えた。この反応液を、鋼製オートクレーブに移した。上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３（３．０ｇ、０．０２４ｍｍｏｌ、０．２０ｍｏｌｅｑ）により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む粒状ＺｒＯ２触媒を、触媒バスケット内の触媒ペレットの形でオートクレーブに導入した。オートクレーブを密閉し、ガス撹拌装置を用いて連続的に撹拌し、１４０℃に加熱した。反応の進行を、１５分ごとにＨＰＬＣ分析でモニターし、最終的に９０分後に終了させた。この反応液に水を加えて急冷し、総量が６６０ｇとなるように希釈した。この溶液をＨＰＬＣで分析したところ、メチオニンアミドの転化率は１００％であり、メチオニン含有量は２．８６％であることが判明した。これは、メチオニンの総含量１８．９ｇ（０．１２７ｍｏｌ、収率９８．１％、選択率９８．１％）に相当する。対照の目的で、この溶液の揮発性成分をロータリーエバポレーターで除去した。得られたオフホワイト色の粉末を秤量し、ＨＰＬＣで分析したところ、上記の転化率、収率、および選択率の測定値は、それぞれ１００％、９８．１％、および９８．１％であることが確認された。
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物に水を加えて、以下の組成に調整した：水（１４０ｇ）、メチオニンアミド（１８．５ｇ、０．１２５ｍｏｌ）、ＫＯＨ（０．３３ｇ、０．００５９ｍｏｌ、０．０５ｍｏｌｅｑ）、メチオニン（０．７ｇ、０．００５ｍｏｌ、０．４ｍｏｌｅｑ）。３２重量％のアンモニア水溶液（１５．０ｇ、０．２８２ｍｏｌ、２ｍｏｌｅｑ）を加えた。この反応液を、鋼製オートクレーブに移した。上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３（３．０ｇ、０．０２４ｍｍｏｌ、０．２０ｍｏｌｅｑ）により安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む粒状ＺｒＯ２触媒を、触媒バスケット内の触媒ペレットの形でオートクレーブに導入した。オートクレーブを密閉し、ガス撹拌装置を用いて連続的に撹拌し、１４０℃に加熱した。反応の進行を、１５分ごとにＨＰＬＣ分析でモニターし、最終的に９０分後に終了させた。この反応液に水を加えて急冷し、総量が６６０ｇとなるように希釈した。この溶液をＨＰＬＣで分析したところ、メチオニンアミドの転化率は１００％であり、メチオニン含有量は２．８６％であることが判明した。これは、メチオニンの総含量１８．９ｇ（０．１２７ｍｏｌ、収率９８．１％、選択率９８．１％）に相当する。対照の目的で、この溶液の揮発性成分をロータリーエバポレーターで除去した。得られたオフホワイト色の粉末を秤量し、ＨＰＬＣで分析したところ、上記の転化率、収率、および選択率の測定値は、それぞれ１００％、９８．１％、および９８．１％であることが確認された。
【0077】
例１３～１９：異なる粒状ＺｒＯ２触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの転化
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物のメチオニンアミド濃度を１２．４％に調整した。５０ｇの反応溶液（６．２ｇ、４１．９ｍｍｏｌのメチオニンアミド）を鋼製オートクレーブに移し、表３による粒状ＺｒＯ２触媒（３．０ｇ、０．０２４ｍｍｏｌ、０．５７ｍｏｌｅｑ）を触媒バスケットに入れてオートクレーブに導入した。オートクレーブを閉鎖し、連続的に撹拌し、６０分以内に１２０℃に加熱した。３０分後、サンプルを採取し、メチオニンアミド転化率、ならびにメチオニンの収率および選択率に関してＨＰＬＣ分析によって分析した。
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物のメチオニンアミド濃度を１２．４％に調整した。５０ｇの反応溶液（６．２ｇ、４１．９ｍｍｏｌのメチオニンアミド）を鋼製オートクレーブに移し、表３による粒状ＺｒＯ２触媒（３．０ｇ、０．０２４ｍｍｏｌ、０．５７ｍｏｌｅｑ）を触媒バスケットに入れてオートクレーブに導入した。オートクレーブを閉鎖し、連続的に撹拌し、６０分以内に１２０℃に加熱した。３０分後、サンプルを採取し、メチオニンアミド転化率、ならびにメチオニンの収率および選択率に関してＨＰＬＣ分析によって分析した。
【0078】
例２０～２７およびＡ～Ｅ（本発明の一部ではない、比較のため）：異なるＺｒＯ２触媒を用いたメチオニンアミドからメチオニンへの転化
反応を、例１３～１９に記載されているとおりに行ったが、ただし、表４ａおよび４ｂに挙げられた触媒を代わりに使用した。粉末触媒は事前にふるいわけせず、市販のもの（例えば、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）をそのまま使用した。
反応を、例１３～１９に記載されているとおりに行ったが、ただし、表４ａおよび４ｂに挙げられた触媒を代わりに使用した。粉末触媒は事前にふるいわけせず、市販のもの（例えば、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）をそのまま使用した。
【0079】
表３の結果と表４ａの結果との比較から、出発物質の転化率およびメチオニンの収率に関して、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、もしくはＴｉＯ２、またはＴｉＯ２およびＳｉＯ２により安定化され、かつそれぞれＨｆＯ２を含む粒状ＺｒＯ２触媒（メチオニン収率８６～１００％、例１３～１９）が、所与の条件下で、ＨｆＯ２、およびＬａ２Ｏ３またはＷＯ３により安定化された粒状ＺｒＯ２触媒（メチオニン収率６５～８２％、例２０、２１）よりも著しく優れていることが明らかになった。
【0080】
表３の結果と表４ａの結果との比較からさらに、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、もしくはＴｉＯ２、またはＴｉＯ２およびＳｉＯ２により安定化され、かつそれぞれがＨｆＯ２によっても安定化されているＺｒＯ２を含む粒状触媒（メチオニン収率８６～１００％、例１３～１９）が、所与の条件下で、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、もしくはＴｉＯ２によっても安定化され、かつそれぞれがＨｆＯ２も含む粉末触媒（メチオニン収率１８～２３％、例２２～２４）、またはＨｆＯ２を含み、かつＣａＯもしくはＳｃ２Ｏ３により安定化された粉末触媒（メチオニン収率１８～２５％、例２５～２７）よりも、予想外に著しく優れていることが明らかになった。
【0081】
さらに、表３の本発明により使用される三斜晶系または単斜晶系の結晶相を有する粒状触媒は、立方晶系、斜方晶系、または菱面体晶系のいずれかの結晶相を有する表４ａおよび４ｂの粉末触媒（例２２～２６、ＡおよびＥ）よりも優れていることが判明した。
【0082】
表３の本発明により使用される、５５～１４５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有する粒状触媒は、＜１～１１ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有する表４ａおよび４ｂの粉末触媒（例２２～２７、ＡおよびＥ）よりも優れていることが判明した。
【0083】
表３の本発明により使用される、０．２４～０．４９ｍＬ／ｇの細孔容積および２３～１６０ｎｍの中央孔径を有する粒状触媒は、０～０．３８ｍＬ／ｇの細孔容積および０～１２８ｎｍの中央孔径を有する表４ａおよび４ｂの粉末触媒（例２２～２７、ＡおよびＥ）よりも優れていることが判明した。
【0084】
【表3】
【0085】
【表4】
【0086】
【表5】
【0087】
例２８～３４：様々な条件下での連続反応モードを用いた、ＺｒＯ２触媒によるメチオニンアミドからメチオニンへの転化
表５に従って、内径２５ｍｍの固定床型反応器に、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、２重量％のＨｆＯ２と４重量％のＹ２Ｏ３とによって安定化された量のＺｒＯ２触媒を充填した。この触媒床を、触媒床の上下でそれぞれ不活性グラスウールおよび５０ｇの不活性ガラス顆粒（直径２ｍｍ）の充填物で固定して、触媒接触時に、予熱された反応溶液を確実に所望の温度とした。この固定床型反応器は二重壁構造であり、反応器の外側マントルを通じてポンプで送られる油浴によって加熱した。反応器内の温度を触媒床内の熱電対によってモニタリングすることで、表５による所望の温度を保証した。反応器内の圧力を、４ｂａｒａ（Ｔ＝１６０℃の場合は８ｂａｒａ）に固定した。
表５に従って、内径２５ｍｍの固定床型反応器に、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、２重量％のＨｆＯ２と４重量％のＹ２Ｏ３とによって安定化された量のＺｒＯ２触媒を充填した。この触媒床を、触媒床の上下でそれぞれ不活性グラスウールおよび５０ｇの不活性ガラス顆粒（直径２ｍｍ）の充填物で固定して、触媒接触時に、予熱された反応溶液を確実に所望の温度とした。この固定床型反応器は二重壁構造であり、反応器の外側マントルを通じてポンプで送られる油浴によって加熱した。反応器内の温度を触媒床内の熱電対によってモニタリングすることで、表５による所望の温度を保証した。反応器内の圧力を、４ｂａｒａ（Ｔ＝１６０℃の場合は８ｂａｒａ）に固定した。
【0088】
例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物に水および／または３２重量％のアンモニア水溶液を表５に記載されているように加えて、以下の組成に調整した。溶液を、表５に記載のＷＨＳＶ速度で底部から固定床型反応器に直接供給した。
【0089】
反応溶液を固定床型反応器に通した後、室温に冷却し、ＨＰＬＣクロマトグラフィーによって定期的に分析した。定常状態に達した後（約２４～４８時間後、メチオニンアミドの転化、ならびにＭｅｔの収率および選択率に関して、さらに２４時間、４８時間、および７２時間後にさらに３回のＨＰＬＣ分析を行った。３つの分析はいずれも、ＨＰＬＣ分析の許容誤差内でそれぞれ同一のケースであるため、表５に挙げられているのはそのうちの１つのみである。
【0090】
【表6】
【0091】
例３５：２４日間にわたる連続反応モードを使用した触媒寿命および失活挙動の評価
内径２５ｍｍの固定床型反応器に、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３によって安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む９０ｇのＺｒＯ２触媒を充填した。この触媒床を、触媒床の上下でそれぞれ不活性グラスウールおよび５０ｇの不活性ガラス顆粒（直径２ｍｍ）の充填物で固定して、触媒接触時に、予熱された反応溶液を確実に所望の温度とした。この固定床型反応器は二重壁構造であり、反応器の外側マントルを通じてポンプで送られる油浴によって加熱した。反応器内の温度を触媒床内の熱電対によってモニタリングすることで、所望の温度である１４０℃を保証した。反応器内の圧力を、４ｂａｒａに固定した。例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物に水を加えて、メチオニンアミド濃度を３．０重量％に調整した。溶液を、９０ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は３５分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０３ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。この溶液を、例２８、表５に報告されているように、触媒性能が変化することなく２４日間にわたって固定床型反応器に供給した（Ｍｅｔ収率９３％、メチオニンアミド転化率９３％、Ｍｅｔ選択率１００％）。
内径２５ｍｍの固定床型反応器に、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３によって安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含む９０ｇのＺｒＯ２触媒を充填した。この触媒床を、触媒床の上下でそれぞれ不活性グラスウールおよび５０ｇの不活性ガラス顆粒（直径２ｍｍ）の充填物で固定して、触媒接触時に、予熱された反応溶液を確実に所望の温度とした。この固定床型反応器は二重壁構造であり、反応器の外側マントルを通じてポンプで送られる油浴によって加熱した。反応器内の温度を触媒床内の熱電対によってモニタリングすることで、所望の温度である１４０℃を保証した。反応器内の圧力を、４ｂａｒａに固定した。例２または３で得られたメチオニンアミド含有溶液の揮発性成分、特にアセトンおよび／またはアンモニアを除去し、得られた混合物に水を加えて、メチオニンアミド濃度を３．０重量％に調整した。溶液を、９０ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は３５分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０３ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。この溶液を、例２８、表５に報告されているように、触媒性能が変化することなく２４日間にわたって固定床型反応器に供給した（Ｍｅｔ収率９３％、メチオニンアミド転化率９３％、Ｍｅｔ選択率１００％）。
【0092】
この例は、連続反応モードで使用されている触媒が、少なくとも２４日以内に失活しないことを示している。９３％のメチオニン収率は非常に高く、１００％の選択率は、副生成物が実質的に形成されていないことを示している。
【0093】
例３６ 連続反応モードにおける例２で得られた反応溶液の直接転化
固定床型反応器を、例３５に記載したＺｒＯ２触媒を用いて準備したが、ただし、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３によって安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含むＺｒＯ２触媒を、９０ｇではなく３０ｇのみ用いた。７．０ｇのメチオニンアミド（４７ｍｍｏｌ）、３．０ｇのＭｅｔ（２０ｍｍｏｌ）、７．４７ｇのＮＨ３（４３９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）、および５６．０ｇの水を含む例２で得られた溶液（メチオニンアミド濃度１０重量％；Ｍｅｔ濃度４重量％）を水で希釈して、メチオニンアミド濃度を５重量％とし、かつＭｅｔ濃度を２重量％とし、１４０℃で１５ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は７０分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０２５ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。
固定床型反応器を、例３５に記載したＺｒＯ２触媒を用いて準備したが、ただし、上記の例示的な触媒調製手順に従って製造された、４重量％のＹ２Ｏ３によって安定化され、かつ２重量％のＨｆＯ２を含むＺｒＯ２触媒を、９０ｇではなく３０ｇのみ用いた。７．０ｇのメチオニンアミド（４７ｍｍｏｌ）、３．０ｇのＭｅｔ（２０ｍｍｏｌ）、７．４７ｇのＮＨ３（４３９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）、および５６．０ｇの水を含む例２で得られた溶液（メチオニンアミド濃度１０重量％；Ｍｅｔ濃度４重量％）を水で希釈して、メチオニンアミド濃度を５重量％とし、かつＭｅｔ濃度を２重量％とし、１４０℃で１５ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は７０分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０２５ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。
【0094】
７２時間の連続運転後、生成物流をＨＰＬＣ分析により分析したところ、当初はＭｅｔ濃度が高かったためにメチオニンアミド転化率は７９％であり、Ｍｅｔ収率は７４％であり、かつＭｅｔ選択率は９４％であることが判明した。
【0095】
例３７ 連続反応モードにおける例２と同様の反応で得られた反応溶液の直接転化
固定床型反応器を、例３６に記載したＺｒＯ２触媒を用いて準備した。例２によるもう１つの反応において、３．０ｇのメチオニンアミド（２０ｍｍｏｌ）、７．０ｇのＭｅｔ（４７ｍｍｏｌ）、７．４７ｇのＮＨ３（４３９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）、および５６．０ｇの水を含む反応溶液（メチオニンアミド濃度４重量％；Ｍｅｔ濃度１０重量％）を水で希釈して、メチオニンアミド濃度を２重量％とし、かつＭｅｔ濃度を５重量％とし、１４０℃で１５ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は７０分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０１ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。
固定床型反応器を、例３６に記載したＺｒＯ２触媒を用いて準備した。例２によるもう１つの反応において、３．０ｇのメチオニンアミド（２０ｍｍｏｌ）、７．０ｇのＭｅｔ（４７ｍｍｏｌ）、７．４７ｇのＮＨ３（４３９ｍｍｏｌ、６ｍｏｌｅｑ）、および５６．０ｇの水を含む反応溶液（メチオニンアミド濃度４重量％；Ｍｅｔ濃度１０重量％）を水で希釈して、メチオニンアミド濃度を２重量％とし、かつＭｅｔ濃度を５重量％とし、１４０℃で１５ｍＬ／ｈの流量で底部から固定床型反応器に直接供給したところ、滞留時間は７０分であり、重量空間速度（ＷＨＳＶ）は０．０１ｇ（メチオニンアミド）／ｈ／ｇ（触媒）であった。
【0096】
７２時間の連続運転後、生成物流をＨＰＬＣ分析により分析したところ、当初はＭｅｔ濃度が高かったためにメチオニンアミド転化率は６５％であり、Ｍｅｔ収率は６２％であり、かつＭｅｔ選択率は９６％であることが判明した。