[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化甘油制備乳酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410296449.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104045546B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張長(zhǎng)華;尹海旭;殷恒波;陸秀鳳;馮永海;沈靈沁;王愛(ài)麗;魯華勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07C51/02
• 分類(lèi)號(hào): C07C51/02;C07C51/16;C07C59/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乳酸制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種催化甘油制備乳酸的方法。

背景技術(shù)

乳酸(Lactic?Acid),化學(xué)系統(tǒng)命名2-羥基丙酸(2-Hydroxypropanoic?Acid)；由于乳酸分子中羧基α位碳原子為不對(duì)稱(chēng)碳原子,因此乳酸有兩種旋光性的左旋(L型)和右旋(D型)對(duì)映異構(gòu)體；乳酸最早于1850年由Scheele在酸牛奶中發(fā)現(xiàn),乳酸因此而得名，乳酸是世界上公認(rèn)的三大有機(jī)酸之一，廣泛存在于人體、動(dòng)物及微生物的新陳代謝之中，也存在于人們生活的各個(gè)方面。

乳酸為用途廣泛的有機(jī)酸,主要用在食品和醫(yī)藥工業(yè)；在釀造工業(yè)中使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乳酸可防止雜菌繁殖,促進(jìn)酵母菌發(fā)育,防止酒的渾濁并加強(qiáng)酒的風(fēng)味，食品工業(yè)中一般使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的乳酸,乳酸作為防腐防霉抗氧劑,也是飲料、糕點(diǎn)、果醬、糖果等常用的酸味劑,其酸味柔和爽口,而又不掩蓋食品芳香和天然風(fēng)味；乳酸在醫(yī)藥工業(yè)中可直接作為藥品配制成藥,還可內(nèi)服用于腸道消毒,由于它的強(qiáng)極性和親水性,能溶解蛋白質(zhì)、角質(zhì)及許多難溶藥物,且對(duì)病變組織腐蝕作用十分敏感,可用于治療白猴、狼瘡、喉口結(jié)核等病,同時(shí)它又作為收斂性殺菌劑,還能降低血清膽固醇,增強(qiáng)人體免疫力；乳酸在皮革工業(yè)、化妝品工業(yè)、卷煙生產(chǎn)等行業(yè)中都有著廣泛的用途，乳酸可以合成聚乳酸，聚乳酸作為生物降解性塑料,可廣泛應(yīng)用于制造一次性食品包裝袋、食品容器、包裝紙、購(gòu)物袋、衛(wèi)生用紙、農(nóng)用薄膜等,有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境,防止環(huán)境污染；聚乳酸還可以用作外科手術(shù)縫合線、藥物緩釋體系領(lǐng)域、骨科領(lǐng)域的固定材料及組織工程領(lǐng)域的支撐材料，因此，乳酸的需求量將越來(lái)越大。

甘油是生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)十噸的生物柴油就有一噸的甘油產(chǎn)生，隨著生物柴油產(chǎn)量的逐年增長(zhǎng)，甘油的產(chǎn)量也非常的龐大；利用甘油轉(zhuǎn)化生產(chǎn)一系列化學(xué)品以及化學(xué)中間品，具有可再生及二氧化碳零排放的特點(diǎn)，以及甘油中富含活潑的羥基，易于經(jīng)過(guò)取代合成特種化學(xué)品，因此甘油的開(kāi)發(fā)利用具有巨大的前景；近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，利用甘油制備乳酸不但開(kāi)發(fā)了甘油的新用途，也為乳酸提供了可持續(xù)的原料來(lái)源；由文獻(xiàn)報(bào)道可知，甘油制備乳酸有發(fā)酵法和化學(xué)合成法，化學(xué)合成法有貴金屬有氧催化法和高溫水熱無(wú)氧氧化法，而發(fā)酵法和貴金屬有氧催化法的成本很高、甘油反應(yīng)濃度低和反應(yīng)時(shí)間久等缺點(diǎn)，高溫水熱無(wú)氧氧化法對(duì)反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力要求較高；Debdut?Roy?等采用工業(yè)生產(chǎn)的Cu/SiO₂，CuO/Al₂O₃和Cu₂O，可以有效地降低了反應(yīng)溫度，但反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和乳酸選擇性都有待改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米氧化亞銅在堿性條件下催化甘油制備乳酸的方法，脫氫氧化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式如下：

本發(fā)明所提供的方法，是以甘油為原料，反應(yīng)溫度在150-230℃、反應(yīng)時(shí)間為0.5-4?h，在納米氧化亞銅存在的無(wú)氧堿性條件下，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)得到乳酸。

本發(fā)明所采用的堿性條件可由以下堿源提供：包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀。

所述反應(yīng)的甘油加入形式為將甘油配制成水溶液，其配制的甘油溶液濃度為1.0-10?mol/L。

所述反應(yīng)過(guò)程的堿量為0.5-1.5?mol/mol?甘油，優(yōu)選為1.0-1.2?mol/mol?甘油。

所述納米氧化亞銅催化劑的顆粒平均粒徑在40-500?nm。

所述納米氧化亞銅催化劑的添加量具體可為0.01-0.1?mol/mol?甘油。

所述的無(wú)氧條件為在反應(yīng)前用高純氮進(jìn)行排空，氮?dú)獾膲毫?duì)反應(yīng)幾乎沒(méi)有影響。

所述納米氧化亞銅的制備方法可查閱Aidong?Tang?et?al,?preparation,?photo-catalytic?acitivity?of?cuprous?oxide?nano-crystallites?with?different?sizes.?Journal?of?Alloys?and?Compounds.?2008,?457:447-451.等文獻(xiàn)，為常規(guī)技術(shù)手段，這里不再詳述。?

本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)特征是：采用納米級(jí)的氧化亞銅，很好地降低了甘油制備乳酸的反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力，同時(shí)提高了甘油反應(yīng)的濃度，有效地縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了甘油的轉(zhuǎn)化率和乳酸的選擇性。