一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法

本发明属于化工产品制备，具体涉及一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法。

背景技术：

1、乳酸甲酯含有一个羟基和一个酯基，是一种具有高附加值的平台化合物，被广泛应用于医药中间体、除草剂、油墨、化妆品和烟酒、饮料、副食品等行业。近年来随着不可再生化石资源的减少和现代社会发展日益增长的需求，从可再生生物质基碳水化合物化学催化法制备乳酸甲酯受到了越来越广泛的关注。

2、sn基催化剂可以有效催化糖类到乳酸甲酯的生成。例如feng等人用snx2(x＝cl,br,i)盐做为催化剂催化蔗糖转化制备乳酸甲酯，乳酸甲酯产率为23.5％。zhou等人用sncl2作为催化剂催化葡萄糖转化，160℃下反应2.5h，其乳酸甲酯产率为26％；当使用sncl4作为催化剂时，乳酸甲酯产率为28％。yang等人考察了一系列分子筛催化剂对生物质糖类转化制备乳酸甲酯的影响，160℃下反应5h，sn-beta催化剂催化的反应乳酸甲酯收率22％，mg-sn-beta催化剂的乳酸甲酯收率为48％。sun等人通过水热合成sn-al凝胶，经过脱铝处理和离子交换制备双金属sn-ni-beta催化剂，乳酸甲酯收率高达71.2％。综上，无论是均相催化体系还是多相催化体系，sn基催化剂都可以催化果糖或葡萄糖转化制备乳酸甲酯。但在反应过程中，果糖的c-c键裂解步骤是整个串联反应的决速步骤，且热力学不利，反应的活化能较高，一般需要较高的反应温度(≥160℃)。高反应温度会引发许多糖类转化的竞争性副反应(如脱水反应)和不稳定中间体重聚反应(如胡敏素的生成)，致使反应效率低；同时上述反应过程中多采用分子筛作为载体制备非均相催化剂，其合成过程繁琐冗长(其中分子筛制备需要用到多种化学试剂)，会增加生产成本和能耗，也会存在毒害和污染，不利于乳酸甲酯的大规模、低成本生产。因此，开发一种能解决上述问题的方法是非常必要的。

3、因此，为了解决上述问题，本文提出一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明设计了一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，立足于乳酸甲酯的低能耗、低成本、高效率生产，开发了简单mo-sn双金属催化体系，实现了果糖c-c键的温和裂解，可在较为温和且没有加压的条件下获得理想的乳酸甲酯收率。

2、为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、step1、构建mo-sn双金属催化体系；

4、step2、按mo-sn双金属催化剂和反应底物果糖的摩尔配比为(0.05～0.15)：1在双金属催化体系中加入果糖；

5、step3、按果糖质量和甲醇体积之比为18～108g/l继续加入甲醇；

6、step4、将step3中体系的反应釜密封，然后放入90～170℃油浴加热装置中0.5～4h，即得到产物乳酸甲酯。

7、进一步的，所述step1中mo-sn双金属催化体系的构建步骤为：

8、按摩尔比例n(mo)：n(sn)＝(0.5～3)：1，在具有磁力搅拌的反应釜中加入钼酸和氯化锡二水合物搅拌，即得mo-sn双金属催化体系。

9、进一步的，所述n(mo)：n(sn)＝1：1。

10、进一步的，所述step2中，mo-sn双金属催化剂和果糖的摩尔配比为0.10：1。

11、进一步的，所述step3中，果糖质量和甲醇体积之比为36g/l。

12、进一步的，所述step4中，在130℃油浴加热搅拌反应2h。

13、本发明的有益效果是：

14、(1)本发明针对糖类c-c键裂解过程中活化能较高的科学问题，引入mo金属元素与sn活性金属构成mo-sn双金属体系，有效降低c-c键裂解活化能，从而降低反应温度和能耗，有效促进一系列级联反应生成乳酸甲酯，包括果糖的逆羟醛缩合、c3中间体二羟基丙酮和甘油醛的异构化、c3中间体脱水生成丙酮醛、丙酮醛的1，2-氢迁移等反应；

15、(2)本发明提出的mo-sn双金属催化体系实现了果糖c-c键温和裂解合成乳酸甲酯的目标，反应条件温和，在90～170℃且没有加压的条件下既可以实现反应的进行，果糖转化率可达100％，乳酸甲酯收率可达到59％；

16、(3)本发明中所使用的mo-sn双金属催化体系，采取两种金属盐直接混合的方式获得，具有催化体系制作快速简易、成本低廉、转化效率和目标产物收率高等优势；

17、(4)本发明所述的mo-sn双金属一锅法催化果糖c-c键温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，催化体系简易易得、反应条件温和(130℃，无外加压力)、反应原料来源广泛，有利于实现工业化应用，契合“双碳”战略目标和绿色可持续发展的重大需求，对提高我国乳酸甲酯的国际市场竞争力具有重要意义。

技术特征：

1.一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于，所述step1中mo-sn双金属催化体系的构建步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于：所述n(mo)：n(sn)＝1：1。

4.根据权利要求1所述的一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于：所述step2中，mo-sn双金属催化剂和果糖的摩尔配比为0.10：1。

5.根据权利要求1所述的一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于：所述step3中，果糖质量和甲醇体积之比为36g/l。

6.根据权利要求1所述的一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，其特征在于：所述step4中，在130℃油浴加热搅拌反应2h。

技术总结
本发明公开了一种果糖温和裂解转化制备乳酸甲酯的方法，以钼酸和氯化锡二水合物直接混合组成钼‑锡双金属催化体系；反应过程以甲醇溶液为反应介质，在100～170℃下反应，产物产率最高可达59％。本发明涉及活性金属钼和锡与底物果糖间的相互作用，在较为温和且无外加压力的条件下催化果糖经C‑C键裂解、脱水和1,2‑氢迁移等级联反应制备乳酸甲酯；本发明以钼酸和氯化锡二水合物直接混合构建双金属催化体系促果糖转化，具有催化体系简易高效、反应条件绿色温和、无外加压力、转化效率和高乳酸甲酯收率高等特点，呈现出良好的工业应用前景。

技术研发人员：张蕊,张享龙,彭林才,张俊华,刘淮,贾文龙
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4