[發明專利]一種溫和條件下由糖類制備乳酸的方法

有效

• 申請號: 201610211200.0
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105777523B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 漆新華;李陸楊
• 申請（專利權）人: 農業部環境保護科研監測所
• 主分類號: C07C51/00
• 分類號: C07C51/00;C07C59/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 顏濟奎

本發明提供了一種溫和條件下由糖類制備乳酸的方法。所涉及催化劑為堿金屬或堿土金屬氫氧化物，包括Ba(OH)2、NaOH及KOH。N2、Ar或He為保護氣。糖類包括葡萄糖、果糖、纖維二糖、二羥基丙酮、丙酮醛、甘油醛等。催化反應體系簡單，易操作，反應在低溫至中溫及常壓下進行，所使用的催化劑及底物常見易得，且底物轉化率96％以上，乳酸產率最高可達90％以上，乳酸產率及選擇性均較高。本發明具有較高的催化轉化效率，能耗低，過程安全簡單等優點，具有廣闊的工業應用前景。

【技術領域】

本發明涉及乳酸制備及生物質轉化利用領域，尤其指利用堿性催化劑在低溫至中溫及常壓的溫和條件下高效低能耗的制備乳酸的方法。

【背景技術】

隨著化石燃料的消耗以及世界各國對環境問題的重視，以可再生資源進行燃料和化學品的制備得到了更多的關注。生物質作為一種廣泛存在且價格低廉的可再生資源成為重要的研究對象，以糖為代表的一類生物質可轉化為多種重要的平臺化合物，如甲酸、乙酸、乙酰丙酸、乳酸、5-羥甲基糠醛等，相關研究的文獻報道已經有很多。

乳酸是一種重要的化學平臺化合物，是世界公認的三大有機酸之一，它廣泛存在于人體及其他有機生物體內，在厭氧代謝過程中起重要作用。乳酸及其聚合物和乳酸鹽等在食品、醫藥、化工等領域具有舉足輕重的地位，乳酸的需求量預計可達幾百萬噸級別，然而其產量與需求仍有巨大的缺口。

目前90％的商業乳酸是通過發酵制得，但是其生產周期較長，效率較低，發酵過程中易受溫度、pH等影響，且生產過程中會產生大量固體廢棄物。糖類的化學催化是另一種常用的制備乳酸的方法。文獻中的報道包括糖類的酸性及堿性催化，酸性催化是指利用均相或異相的bronsted酸或lewis酸為催化劑，包括沸石、碳負載材料、金屬材料及多金屬氧化物等。堿性催化指利用堿金屬的氫氧化物及一些有機堿為催化劑。堿性催化的使用范圍較大，是目前常用的一種糖催化制備乳酸的方法。然而大部分催化過程都需要在較高溫度下進行，并且維持在一定壓力。常見的溫度范圍為120℃～300℃，壓力為0.5MP～3MP。不利于工業化操作，且很多催化劑需要額外步驟進行制備，增加工作量及成本。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題在于提供一種基于惰性氣體保護下堿金屬/堿土金屬氫氧化物催化糖類制備乳酸的方法。該方法是以堿金屬及堿土金屬氫氧化物為催化劑，在惰性氣體保護下，通過常低溫至中溫及常壓條件對糖類進行催化轉化，得到較高乳酸產率及選擇性，所述糖類是葡萄糖、果糖、纖維二糖、二羥基丙酮、丙酮醛或甘油醛中的一種或幾種。

本發明提供的方法是：以堿金屬/堿土金屬氫氧化物為催化劑，其濃度為0.125M～1M，堿金屬或堿土金屬氫氧化物的濃度最優為0.2M～0.3M，催化劑與底物濃度的摩爾比為1～10之間。反應溫度為20℃～55℃，惰性氣體為N2、Ar或He。反應起始前用高純惰性氣體以0.5～0.8L/min對溶液及反應器進行吹脫，持續時間為3～6min。吹脫完成后將反應器密閉，置于恒溫反應器進行反應，反應時間為24h～60h。底物轉化率及乳酸產率使用高效液相色譜進行測定。

本發明的優點和積極效果：

本方法使用常見堿金屬/堿土金屬氫氧化物為催化劑，水相反應，以惰性氣體N2、Ar或He為保護氣，在低溫至中溫及常壓下進行糖類的催化轉化，其乳酸產率最高可達90％以上，底物轉化率達96％以上。乳酸產率及選擇性均達到很高水平。本方法以常見的原材料為底物，以常規的化學試劑為催化劑，不需要額外進行催化劑的制備，反應器簡單易操作，反應過程可控，能耗低，適于大規模工業化應用。

【附圖說明】

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的產物分布隨時間變化曲線。