[发明专利]一种制备葡萄糖酸的方法

说明书

本发明公开了一种制备葡萄糖酸的方法，以中性水为介质，在分子式为xCo‑yZn/CNTS，式中x为金属Co在催化剂中的质量百分含量，x为0.01％～20％；所述的y为金属Zn在催化剂中的质量百分含量，y为0.1％～30％)的固相催化剂的存在下，纤维素催化氧化制葡萄糖酸，其葡萄糖酸的收率最高可达到66％。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体的说，本发明涉及一种制备葡萄糖酸的方法。

背景技术

葡萄糖酸gluconicacid，葡萄糖的1位的醛基被羧基置换从而形成的醛糖糖酸(aldonicacid)。D型是通过霉菌黑曲霉(Asp-ergilusniger等)和木醋杆菌、葡糖杆菌(Acetobacterxylinum，Gluconobacter等)的葡糖酸发酵大量产生的。从异青霉(Penicilliumnotatum)得到的葡糖氧化酶能将β-D-葡糖氧化成δ-葡糖酸内酯。

葡萄糖酸(Gluconicacid)由β-D葡萄糖C1位上的醛基氧化所得，分子量为196，分子式C6H12O7，在常温下呈白色结晶状，显弱酸性，易溶于水，微溶于醇，不溶于乙醚及大多数的有机溶剂，作为一种用途极广的多羟基有机酸，其被广泛应用于食品、化工、医药、轻工业等环境中。在食品工业中可用作酸味剂、膨松剂、营养添加剂等；在化工工业中，葡萄糖酸常用于配制除垢剂、pH调节剂，亦可用于石油、化工企业循环冷却水系统的水处理药剂和水泥强化剂等，同时葡萄糖酸也是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐等的基础原料，扩大了葡萄糖酸在各大行业中的应用。

目前，葡萄糖酸一般是由葡萄糖氧化而得，方法有生物氧化法(发酵法和氧化酶法)、化学催化氧化法和电解氧化法([3]朱建良，任永，欧阳平凯.葡萄糖酸生产工艺综述[J].化工时刊，1995，10：24-27)。国际上多用生物氧化法，在我国主要是通过发酵法生产葡萄糖酸钙，再将葡萄糖酸钙进行酸化处理得到葡萄糖酸，然后再制成各种葡萄糖酸盐。该法设备庞大，投资费用高，且副产品多，产品分离纯化比较困难，因而生产成本较高。其中多相催化氧化制备葡萄糖酸的研究主要以Pd、Pt、Au等贵金属催化剂催化氧化葡萄糖制取葡萄糖酸(S.Hermans，M.Devillers，OntheroleofrutheniumassociatedwithPdand/orBiincarbon-supportedcatalystsforthepartialoxidationofglucose[J]，Appl.Catal.，A，2002，235：253-264)，且在催化氧化葡萄糖的过程中，为提高葡萄糖酸的稳定性，减少葡萄糖酸对催化剂的毒化和后续氧化，反应往往需要在碱性环境下进行。2009年文献(X.S.Tan，W.P.Deng，M.Liu，Q.H.Zhang，Y.Wang，Carbonnanotube-supportedgoldnanoparticlesasefficientcatalystsforselectiveoxidationofcellobioseintogluconicacidinwatermedium.[J]，Chem.Commun.，2009，46：7179-7181)首次报道了以碳纳米管为载体负载金催化氧化纤维二糖转化为葡萄糖酸，在水介质中反应6h葡萄糖酸收率达80％。

纤维素是由葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成的高分子聚合物，也是自然界最为丰富的生物质，主要来源于树木、棉花、麻类植物和其它农副产品，是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源。每年大约有1.5×1012吨经光合作用而合成。但是由于其结构形态的致密，使得开发利用困难。如果可以将纤维素直接催化氧化生成葡萄糖酸，不仅有利于可持续发展的要求，对维护生态环境也有重要意义。由于纤维素极稳定的晶体结构且不溶于水和大多数溶剂，由此针对纤维素的催化转化生成小分子的有机酸报道较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备葡萄糖酸的方法。

本发明包括以下步骤：