[發(fā)明專利]將糖或糖醇化學轉化為二元醇的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201880018459.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN110431127A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 克里斯托夫·格洛茨巴赫;斯特芬·席爾邁斯特;里賈納·帕爾科維茨;彼得·豪蘇爾;安娜·卡塔琳娜·貝恩
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯股份公司;蒂森克虜伯工業(yè)解決方案股份公司
• 主分類號: C07C29/00
• 分類號: C07C29/00;C07C29/60;C07C31/20
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 趙艷

本發(fā)明涉及一種將糖或糖醇化學轉化為多元醇/二元醇的方法，其中所述糖或糖醇在包含至少一種金屬且在碳載體上的催化劑的存在下通過氫解進行轉化，其中氮摻雜的碳載體被用作催化劑載體。本發(fā)明提供了一種將糖或糖醇化學轉化為二元醇的方法，該方法允許以較高選擇性制備二元醇并減少了作為副產(chǎn)物的乳酸的形成。

本發(fā)明涉及將糖或糖醇化學轉化為多元醇/二元醇的方法。

由石油、煤和天然氣制備基礎和精細化學品以及從中提取能量是現(xiàn)有技術。然而，這些碳源通常難以獲取且不可再生。化石燃料的提取和加工是能源密集型的，并產(chǎn)生大量的溫室氣體。生物質(zhì)的使用代表了可持續(xù)且二氧化碳持平的替代品。植物生物質(zhì)通過發(fā)酵或其它方法分解。裂解產(chǎn)物的進一步后處理對于從生物質(zhì)的成分產(chǎn)生價值是必要的。因此，本發(fā)明涉及生物基糖和糖醇向二元醇的化學轉變。

在常規(guī)方法中，乙二醇由乙烯制備，乙烯轉化為環(huán)氧乙烷，然后水合得到乙二醇。丙二醇通常通過水合環(huán)氧丙烷來制備。

糖和糖醇向二元醇的轉化同樣從文獻中已知。舉例來說，WO 03/035593 A1描述了一種在大于120℃的高溫下、堿性pH和另外含有鎳的含錸催化劑的存在下使用氫氣來轉化5-C糖和糖醇的方法。在這種情況下，存在C-C鍵和CO鍵的氫解，結果是5-C糖和糖醇被裂解了，并且通過中間步驟，形成丙二醇(CH₃-CHOH-CH₂OH)作為產(chǎn)物。提到的替代性金屬催化劑還有Ru、Pt、Pd、Ir和Rh。

甘油和乳酸在氫解成乙二醇和丙二醇時作為副產(chǎn)物形成。因此，上述方法中的挑戰(zhàn)是抑制乳酸形成和優(yōu)化二元醇的選擇性。

含氮碳載體和碳納米管(CNT)可以通過各種合成途徑獲得，并且根據(jù)生產(chǎn)包含不同的氮含量。它們主要用于氣體吸附、電化學和氧化反應的催化。

US2010/0276644A1描述了一種制備氮摻雜的碳納米管的方法，其中首先從金屬鹽在溶劑中的溶液中沉淀出金屬，結果得到懸浮液，從中除去固體，得到非均相金屬催化劑。將該催化劑引入流化床中，使其在流化床中與含碳和氮的材料反應，由此獲得氮摻雜的碳納米管。用作起始點的金屬鹽優(yōu)選是鈷、錳、鐵或鉬的鹽。非均相金屬催化劑還包含Al₂O₃和MgO。含碳和氮的材料是，例如，氣態(tài)的有機化合物，其可以例如選自乙腈、二甲基甲酰胺、丙烯腈、丙腈、丁腈、吡啶、吡咯、吡唑、吡咯烷和哌啶。所述美國說明書US 2010/0276644 A1提出使用碳納米管作為添加劑用于機械增強材料并且還用于增加其導電性或?qū)嵝浴Ｅe例來說，氮摻雜的碳納米管適用于制造導體路徑、電池或照明裝置，或作為膜中氫或鋰的存儲介質(zhì)。此外，還提到了在燃料電池或在醫(yī)療領域中作為控制細胞組織生長的框架的應用。因此，在該文獻中，提到了在各種各樣領域中的非常廣泛的應用。

WO2016/119568A1描述了含雜原子的納米碳材料及其制備。該材料含有至多2重量％的氮和1重量％至6重量％的氧。其中描述的納米碳材料旨在在烴的脫氫中具有良好的催化性質(zhì)。

本發(fā)明所解決的問題是提供一種將糖或糖醇化學轉化為二元醇的方法，具有前序中所述類型的特征，其允許以更高選擇性制備二元醇并減少作為副產(chǎn)物的乳酸的形成。

通過具有前序中提到的類型并且具有權利要求1的特征的方法提供了對上述問題的解決方案。

根據(jù)本發(fā)明，提供了氮摻雜的碳載體用作催化劑載體。

本發(fā)明解決問題的方案的一個優(yōu)選方式提供了氮摻雜的碳載體，尤其是氮摻雜的活性炭，用作催化劑載體。作為替代方案，例如，氮摻雜的炭黑可用作碳載體。

在本發(fā)明的上下文中，氮摻雜的碳載體被理解為：

碳載體，其表面包括氮摻雜。該氮摻雜的碳載體可以在碳載體本身的制備過程中通過合適的前體材料，并且隨后例如通過還原方法來制備。在實施例中描述了在本發(fā)明的上下文中使用的兩種可能的方法。

根據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)選變體，氮摻雜的碳納米管被用作催化劑載體。