[发明专利]一种介孔碳担载的钯催化剂及其制法与用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是一种介孔碳担载的钯催化剂，本发明还涉及该催化剂的制备方法与用途；本发明还涉及使用该催化剂的谷甾烷醇的催化加氢制备方法。

背景技术

植物固醇（包括甾醇和甾烷醇）作为食品添加剂中的降胆固醇成分正日益受到人们的重视。摄入这种天然植物成分后，人体血清中低密度脂蛋白胆固醇水平显著下降，降低冠心病和动脉粥样硬化的发病率。一些研究认为谷甾烷醇事实上不被人体吸收，在抑制胆固醇吸收和降低胆固醇浓度上比谷甾醇更有效。而且，谷甾烷醇分子结构中不含有双键，因而相比谷甾醇具有良好的抗氧化性。此外，将植物甾烷醇制成脂溶性的酯类衍生物不仅可以提高其降低胆固醇的效能，也更便于添加到食品中。不过，甾烷醇在自然界的数量很少，国外主要是在一定压力下将谷甾醇催化氢化制得相应的甾烷醇。根据美国专利US 6,147,235的描述，镍催化剂（包括镍黑、雷尼镍或担载金属镍等）并不适用于甾醇的选择加氢反应。担载型贵金属催化剂，尤其是担载在活性炭上的钯催化剂是更好的甾醇选择加氢催化剂。早在20世纪60年代末，Pd/C催化剂就被用于催化谷甾醇混合物加氢制备谷甾烷醇混合物（R. L. Augustine, E. J. Reardon Jr., Organic Preparations and Procedures International, 1 (2) (1969) 107-109）。采用该法制得的产品已经被美国食品和药品管理局（FDA）批准使用。其他可用的载体还包括金属氧化物和高分子聚合物等。美国专利US 6,147,235公开了在常压和60°C条件下，采用固载在嫁接有丙烯酸的聚丙烯高聚物上的钯（担载量10%）为催化剂，Pd用量为原料的0.2%，在正丙醇溶剂中催化谷甾醇原料液加氢反应3小时后，混合产物中谷甾烷醇的含量为85%。需要指出的是，该专利所用反应原料中含有78.3%谷甾醇、13.6%谷甾烷醇（目标产物）、5.1%豆甾醇以及0.6%的豆甾烷醇。不过该专利所用催化剂的制备较为复杂，成本也较高。

目前，国内尚无谷甾烷醇的生产，但已经展开相关研究，通常是以国内易得的豆甾醇作为原料，经钯催化剂催化加氢制得谷甾烷醇。如中国专利CN 1594351 A公开了一种由豆甾醇催化氢化制备谷甾烷醇的方法，在异丙醇溶剂中，以10% Pd/C为催化剂，Pd用量为豆甾醇的0.2%，在82°C和常压下加氢反应10小时，豆甾醇转化率为95.71%，所得谷甾烷醇的纯度约94.92%。专利CN 1908002 A介绍了采用10%Pd/CaCO₃粉末为催化剂，Pd 用量为原料质量的0.1%，无水乙醇为溶剂，在35°C和2.0 MPa的条件下催化豆甾醇加氢反应4.5小时，谷甾烷醇的收率达97.7%，纯度为92.2%。专利CN 101648986 A介绍了在乙酸乙酯溶剂中，以10%Pd/γ-Al₂O₃为催化剂，Pd用量为0.5%，在35°C和常压下豆甾醇加氢反应1小时后的转化率为99.7%，谷甾烷醇纯度为95.47%。

虽然文献报道的谷甾醇或豆甾醇催化氢化反应通常可获得较高的甾烷醇产率，条件也较为温和，但反应时间仍较长，钯催化剂的催化活性有待提高。另一方面，有必要指出的是，催化剂的孔径大小会影响反应物种在孔道中的扩散，由于甾醇分子较大，难以进入较小的孔道，与担载在小孔内的活性Pd接触，使得这部分活性Pd在反应中起不到催化作用，降低了Pd的有效利用。

更重要的是，意在作为食品用途的谷甾烷醇，其纯度尤为重要，最好获得几乎为100％的转化率，这样杂质的分离简易，利于食品的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的介孔碳担载的钯催化剂，该催化剂可以提高担载的活性金属钯的利用率，可有效提高催化剂在植物甾醇（具体地说，如谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇等）的催化加氢反应中的催化活性。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述介孔碳担载的钯催化剂的制备方法。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供了上述介孔碳担载的钯催化剂的用途。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供了使用上述催化剂的谷甾烷醇的催化加氢制备方法。