[發(fā)明專(zhuān)利]一種使用鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑制乳酸酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010543769.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111905802B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)紹隆;遲子鑫;王勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J29/78
• 分類(lèi)號(hào): B01J29/78;C07C67/00;C07C69/68;C07C67/08
• 代理公司: 北京彭麗芳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種使用鉬?堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑制乳酸酯的方法：包括如下步驟：將路易斯酸催化劑采用堿金屬或堿土金屬改性，然后與鉬酸鹽溶液反應(yīng)制得鉬?堿金屬/堿土金屬修飾的催化劑；最后將所得催化劑、糖類(lèi)底物與溶劑混合后在氮?dú)夥罩械蜏叵逻M(jìn)行制乳酸酯的反應(yīng)即可。本發(fā)明的原理為：在制乳酸酯的催化過(guò)程中反應(yīng)以路易斯酸活性位點(diǎn)，以堿金屬或堿土金屬離子和相鄰骨架氧為活性位點(diǎn)，通過(guò)多點(diǎn)協(xié)同作用促進(jìn)低溫下反羥醛縮合反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而提高乳酸酯的選擇性。本發(fā)明所提供的制乳酸酯方法不僅適用于能大規(guī)模獲取的葡萄糖和果糖等底物，還具有簡(jiǎn)單易操作，反應(yīng)時(shí)間短，催化效果好，溫度要求低及易工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乳酸酯的制備方法，具體涉及一種使用鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑制乳酸酯的方法。

背景技術(shù)

乳酸酯類(lèi)物質(zhì)具有無(wú)毒、溶解性好以及易回收等特點(diǎn)，是當(dāng)前極具發(fā)展前景的綠色溶劑，并且在醫(yī)藥、樹(shù)脂涂料、工業(yè)清洗劑、印刷及食品等多種行業(yè)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)工業(yè)合成乳酸酯往往使用如硫酸等強(qiáng)布朗斯特酸作為催化劑，以乳酸為底物與醇類(lèi)物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)從而得到乳酸酯類(lèi)物質(zhì)(李建華,施磊,張海軍,吳東輝.活性炭固載對(duì)甲苯磺酸催化合成乳酸正丁酯[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展,2003(08):8-10.)。然而，這種乳酸酯的制備方法需要從乳酸出發(fā)，以硫酸等強(qiáng)酸作為催化劑不僅會(huì)對(duì)反應(yīng)器造成腐蝕，而且反應(yīng)過(guò)程對(duì)環(huán)境也不友好。

將六糖或纖維素等生物質(zhì)材料直接催化轉(zhuǎn)化為乳酸酯是更加經(jīng)濟(jì)有效的制備方法，Yang等人在超臨界條件下，制備了一種含鋯的SBA-15分子篩催化劑 (Zr-SBA-15)，用于在乙醇和水的混合物中將纖維素直接轉(zhuǎn)化為乳酸乙酯；當(dāng)分別使用ZrO₂或純SBA-15作為催化劑時(shí)，以纖維素為底物在280℃下反應(yīng)6小時(shí)后，乳酸乙酯收率分別為8.2％和5.1％，而使用Zr-SBA-15作為催化劑時(shí)，其收率則增加到30％(Yang,L；Yang,X；Tian,E；Lin,H.DirectConversion of Cellulose into Ethyl Lactate in Supercritical Ethanol-WaterSolutions[J].ChemSusChem,2016, 9,36-41.)。Verma等人通過(guò)改進(jìn)后的水熱法制備了納米Y型分子篩，并且通過(guò)初濕浸漬法進(jìn)一步向其中摻雜了金屬Ga和Zn進(jìn)行改性，得到Ga摻雜的 Zn/HNZY催化劑，在超臨界甲醇中(270℃，1MPaN₂)下進(jìn)行纖維素的轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行5h反應(yīng)后，乳酸甲酯的收率達(dá)到57.8％(Verma,D；Insyani,R；Suh,Y.-W； Kim,S.M；Kim,S.K；Kim,J.Direct conversion of cellulose to high-yield methyl lactate over Ga-dopedZn/H-nanozeolite Y catalysts in supercritical methanol[J]. Green Chemistry,2017,19,1969-1982.)。然而，目前報(bào)道的催化劑雖有較高的乳酸酯收率，但往往需要在苛刻的反應(yīng)條件下進(jìn)行，這無(wú)疑提高了對(duì)反應(yīng)器的要求以及生產(chǎn)乳酸酯過(guò)程的能源成本，進(jìn)而增加了其工業(yè)化難度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明目的在于提供一種使用鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑制乳酸酯的方法。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種使用鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑制乳酸酯的方法，其特征在于包括如下步驟：將路易斯酸催化劑與堿金屬源鹽溶液或堿土金屬源鹽溶液反應(yīng)制得堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑，然后將堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑與鉬源鹽溶液反應(yīng)制得鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑，最后將鉬-堿金屬/堿土金屬修飾的路易斯酸催化劑、糖類(lèi)底物與醇類(lèi)溶劑混合后進(jìn)行反應(yīng)制乳酸酯即可。

優(yōu)選地，所述堿金屬源鹽選自鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽或銣鹽中的一種；所述堿土金屬源鹽選自鈹鹽、鎂鹽、鈣鹽、鍶鹽或鋇鹽中的一種。