[发明专利]一种用于羰基酸氨化制备氨基酸的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于羰基酸氨化制备氨基酸的催化剂，其特征在于，是以包覆于SiO₂表面的氮掺杂碳为载体，负载过渡金属作为活性组分；过渡金属占催化剂总质量的1.0％‑3.0％。本发明利用所得催化剂以羰基酸氨化制备氨基酸的方法不使用剧毒化合物为原料，后处理简单、环境污染小、产品收率高的特点。并且催化剂的活性组分为非贵金属、催化剂成本低，催化性能好、活性稳定，经过10次回收利用后，收率和纯度仍处于一个非常令人满意的程度，可以措辞循环利用，在工业上具有成本上的优势。

技术领域

本发明涉及催化反应技术领域，尤其是涉及一种用于羰基酸氨化制备氨基酸的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在人类及其他动物的生命过程中起着关键作用，因此，在食品和饲料添加剂生产上的需求与日俱增。近年来，氨基酸也被用于可生物降解塑料产品的制备。此外，在药物合成上，氨基酸的氨基容易被修饰，而羧基又容易与其它手性中心结合，因而氨基酸既是当今小分子药物化学的基本构筑模块，也是合成肽类药物的唯一构筑单元。

目前，氨基酸特别是小品种氨基酸生产主要依赖于生物发酵，但生物菌的培养条件苛刻，而且发酵过程通常在稀水溶液介质中进行，造成生产效率低，分离过程繁琐，因而，促使人们开发高效的化学合成方法生产氨基酸及其衍生物。当前，已发展的大规模化学法生产氨基酸的通用工艺路线有Strecker路线和Bucherer-Bergs路线。但无论采用以上何种工艺路线，都存在对环境产生严重污染和使用剧毒品氢氰酸或其盐为原料的问题。

合成氨基酸的Bucherer-Bergs路线

因此，为了解决上述问题，开发更加绿色、环境友好的合成氨基酸的新方法成为必然需求。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种用于羰基酸氨化制备氨基酸的催化剂及其制备方法和一种制备氨基酸的方法。

本发明提供了以下技术方案：

一种用于羰基酸氨化制备氨基酸的催化剂，是以包覆于SiO₂表面的氮掺杂碳为载体，负载过渡金属作为活性组分；过渡金属占催化剂总质量的1.0％-3.0％。

所述过渡金属为Ni、Co、Fe、Mn、Ti中的至少一种。

优选地，所述过渡金属为Ni和Co的复配。

进一步地，Ni和Co的质量比为1-5.5：1；优选地，Ni和Co的质量比为2.1-5.3：1。

发明人预料不到地发现，催化活性组分为Ni和Co按照一定比例的复配时，催化活性得到明显改善，产物氨基酸的收率提高至90％以上。

本发明还提供了所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(S1)取氮碳源的单体水溶液，调节pH3-6，加入催化剂载体前体H₂SiO₃颗粒，引发单体在催化剂载体前体表面原位聚合，在惰性气氛下，加入过渡金属的盐，升温搅拌，过滤，洗涤，真空干燥催化剂前驱体；

(S2)将所得催化剂前驱体在惰性气氛下高温热处理既得催化剂。

所述催化剂载体前体H₂SiO₃颗粒的制备方法为本领域所公知，具体是硅酸钠用酸调节至弱酸后沉淀，过滤，洗涤，高温干燥既得。

优选地，所述氮碳源是含有氮和碳的一种或多种单体，在催化剂载体前体表面原位聚合得到氮碳源包覆的催化剂载体前体颗粒。

所述单体选自邻苯二胺和/或多巴胺。所述引发方式光辐照(比如蓝光辐照)或者外加入引发剂(比如过硫酸铵)。