[发明专利]一种金属配体催化剂以及乳酸制备方法

说明书

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种金属配体催化剂以及乳酸制备方法，金属配体催化剂是由金属与配体形成的复合物；金属为锰、铜、锌和钼中的一种或几种；配体为菲罗啉、吡啶类、膦配体或氮膦配体。本发明提供的催化剂成本低、反应条件较为温和、制备简单，对乳酸的制备具有高选择性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种金属配体催化剂以及乳酸制备方法。

背景技术

乳酸又称2-羟基丙酸，是一类重要的多用途有机酸，乳酸最早是从变质的牛奶中分离获得的，乳酸能广泛应用于食品、化妆品、药物、农药、日用化工、生物可降解塑料等多个领域。尤其是随着可降解塑料的发展及应用，使得聚乳酸的需求量大大增加，目前我国乳酸产量远远不能满足工业需求，所以探索新颖高效制备乳酸的工艺是十分紧迫的。

传统制备乳酸的方法主要有两种，1)利用微生物发酵的方法，将生物质资源(如蔗渣、玉米淀粉、木质素、本纤维素、棉籽壳、玉米杆、高粱、纤维素等含糖物质)在乳酸菌及丝状霉菌的作用下，通过发酵的方法制备出乳酸混合液，在经过分离纯化得到乳酸，但是这种方法发酵效率不高，耗水量大、且分离纯化过程中纯化较为繁琐，反应过程中会产生大量生物污泥，造成一定的环境污染，因此难以大规模的制备乳酸；2)化学合成法，是通过乙醛和氢氰酸在反应器中生成2-羟基丙腈(乳腈)，再在强酸(如硫酸、三氟甲磺酸等)作用下发生水解反应得到乳酸混合液，在经过酯化、水解等工艺生成乳酸，然而，在化学合成中需要利用催化剂加速反应，但是由于催化剂一般为有毒试剂，从而限制了其大规模应用。

近年来，化学家们通过一些廉价的原料如含有六个碳的山梨醇和三个碳的甘油制备乳酸，然而该反应存在大量的副产物例如甲醇、乙醇醛和甲醛等，导致反应选择性较差。由于甲醇和乙二醇是常见的廉价大宗化学品，在催化剂作用下实现乳酸的制备，但是目前采用的催化剂为铱、铑等，这些催化剂价格昂贵，并且制备过程复杂，不利于工业化生产。因此，探索廉价催化剂制备乳酸，无疑具有非常重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属配体催化剂以及乳酸制备方法，催化剂成本低、反应条件较为温和、制备简单，对乳酸的制备具有高选择性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种金属配体催化剂，是由金属与配体形成的复合物；所述金属为锰、铜、锌和钼中的一种或几种；所述配体为菲罗啉、吡啶类、膦配体或氮膦配体。

进一步的，所述配体为菲罗啉，所述复合物的结构式为：

其中：R为H、芳香基或烷基。

进一步的，所述配体为吡啶类，所述复合物的结构式为：

其中：R为H、芳香基或烷基，R₂表示两个R基。

进一步的，所述配体为膦配体或氮膦配体，所述复合物的结构式为：

其中：R¹为芳香基或烷基。

一种所述的金属配体催化剂在制备乳酸中的应用。

一种基于金属配体催化剂的乳酸制备方法，包括以下步骤：

1)将Ammol乙二醇、Bmmol甲醇、C mol金属配体催化剂以及Dmmol碱混合，加热反应生成混合液；所述A:B:C:D＝1:(10-30):(0.01-0.1):(1-3)；

2)向步骤1)的混合液中加入酸调节pH为1～3，再蒸馏分离得到乳酸。

进一步的，所述步骤1)中，碱为氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、醇碱或有机碱。