[发明专利]一种用于由β-胡萝卜素制备角黄素的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于由β‑胡萝卜素制备角黄素的催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂为磷掺杂石墨相氮化碳负载金属卟啉配合物，具有催化活性高，活性组分与载体间结合更加牢固，活性组分不易流失，稳定性好等优点。采用β‑胡萝卜素在该催化剂、助催化剂及溶剂的存在下与双氧水进行氧化反应制备角黄素的方法，反应工艺温和，全反式产物选择性高，产品收率高，环境污染小，并且催化剂具有可回收利用的优点。

技术领域

本发明属于角黄素制备技术领域，涉及一种用于由β-胡萝卜素制备角黄素的催化剂及其制备方法，以及采用该催化剂催化氧化β-胡萝卜素制备角黄素的具体方法。

背景技术

角黄素(或称斑蝥黄)是类胡萝卜素中的一种，存在于某些蘑菇、甲壳类、鱼类、藻类、蛋、血液和肝脏中。角黄素淬灭活性氧的活性和清除自由基能力是β-胡萝卜素的两倍，维生素E的五十倍，因此在水产养殖、饲料添加剂、食品着色剂和医药行业有着广泛的应用。1984年，FDA/WHO批准斑蝥黄列入食品添加剂并制定了质量标准。

长期以来，将β-胡萝卜素氧化制备角黄素已有许多已知的方法，该方法可由下述反应式表示：

US4212827报道了一种催化氧化β-胡萝卜素制备角黄素的方法。该方法以单质碘为催化剂，氯酸盐或溴酸盐为氧化剂。该方法缺点是反应时间长、且碘使用量较大。

CN1277191以碱金属氯酸盐或溴酸盐为氧化剂，加入卤化碘或碘单质及金属碘化物，氧化β-胡萝卜素制备角黄素。该方法虽然缩短反应时间，但卤化碘不稳定且具有特殊毒性。

Quesnel报道以H₂O₂为氧化剂，I₂为催化剂，室温条件下氧化β-胡萝卜素制备角黄素，反应收率可达40％。该方法中以H₂O₂为氧化剂更加绿色环保，但缺点是收率较低。

CN101633633以双氧水为催化剂，碱金属氯酸盐或溴酸盐为氧化剂氧化β-胡萝卜素制备角黄素。该方法收率可达78％，但仍存在着含卤素废水难以处理的问题。

CN1793098以氯酸盐为氧化剂，将氧化剂调节为PH＝2-5水溶液加入反应体系，在200-800W灯光照射下氧化β-胡萝卜素制备角黄素，收率74％。

CN108250118公开了以碘化钠或碘化钾为催化剂，硫酸水溶液为助剂，铜盐为氧化剂条件下氧化β-胡萝卜素制备角黄素。CN108912028公开了以碘化钠或碘化钾为催化剂，氢氧化锂为助剂，双氧水为氧化剂条件下氧化β-胡萝卜素制备角黄素的方法。两篇专利均避免了高毒性卤化碘的使用，操作简便，条件温和。但催化剂无法回收套用，提高了制备成本。

综上所述，现有公开的氧化β-胡萝卜素制备角黄素技术中，仍旧存在反应收率低，催化剂稳定相差，难以回收套用，有含卤废水产生，环境不友好等问题。因此需要开发一种新的角黄素制备方法，解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于由β-胡萝卜素制备角黄素的催化剂及其制备方法，该催化剂为磷掺杂石墨相氮化碳(P-g-C₃N₄)负载金属卟啉配合物，具有催化活性高，可回收，催化剂活性组分与载体间结合更加牢固，活性组分不易流失，稳定性好等优点。

本发明还同时提供一种采用上述催化剂催化氧化β-胡萝卜素制备角黄素的方法。该方法反应工艺温和，全反式产物选择性高，产品收率高，环境污染小，并且催化剂具有可回收利用的优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明提供一种用于由β-胡萝卜素制备角黄素的催化剂，该催化剂包括载体磷掺杂石墨相氮化碳(P-g-C₃N₄)，以及负载的金属卟啉配合物；