[发明专利]催化氧化制备乳糖酸及乳糖酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化氧化制备乳糖酸及乳糖酸盐的方法，更具体的，涉及以负载型金为催化剂，采用分子氧对乳糖进行选择性催化氧化的方法，催化氧化时pH值在8-11之间，反应温度为40-90度，反应时间为2-11小时，然后过滤将催化剂分离，浓缩，纯化，结晶，制得乳糖酸及其盐。

背景技术

乳糖是牛奶中的一种二糖，因人体对乳糖的不耐受性以及乳糖容易褐变和结晶等反应，在牛奶基乳品中，乳糖被认为是低价值的糖类。利用乳糖氧化制得的乳糖酸及其盐类在医药、食品、化妆品中有广泛的应用价值，对提高乳糖利用有重要意义。

乳糖酸及其盐是乳糖氧化制得的醛糖酸氧化产物。乳糖酸及其盐过去主要作为一种有机酸用来制备乳糖酸红霉素等医药原料。近年来，欧美、日本等国对乳糖酸及其盐类在生物活性体的保持及药物的改性和乳糖酸增进营养物质的吸收等方面进行了大量研究，并陆续进入了应用。美国Wisconsin大学开发的UW移植溶液，即是一种以乳糖酸为主要原料的器官保存移植溶液，该液较原有的保持液在保活率和存活温度等性能有明显提高。乳糖酸盐的亲水亲脂性能也用于改变药物的性质，Sakurai等将乳糖酸与SOD结合后，在人体器官如血液，肝脏等的分布更均衡，从而提高了药品的利用率。Sugric等在食品中添加微量的乳糖酸盐可促进人体对钙、铁、锌等的吸收，从而增加治疗贫血症和骨质疏松等的疗效。乳糖酸可以帮助肌肤保湿及角质更新效果，使肌肤细致透明，并能增加肌肤抵抗力，预防肌肤提早老化，用作化妆品中常规皮肤护理液和护理霜中的活性成分。乳糖酸还可用作清洗剂中的成分。

乳糖酸及其盐的制备目前均以乳糖为原料，主要方法有发酵法、电化学法和催化氧化法。发酵法生产乳糖酸及其盐主要是以多种霉菌、各种细菌和特异酶氧化乳糖，但发酵法存在副产物多、菌种难与产物分离、环境污染大等缺点，目前还处于实验室阶段，相关如WO02/089592、WO02/39828、WO03/037093等。电化学法是目前成熟应用的制备方法，以乳糖为原料，控制一定温度，加入溴化钾、碳酸钠的水溶液电解而得，但电化学法存在收率低、副产物多、能耗大、污染严重等缺点，相关如US2746916。催化氧化法多见于葡萄糖的氧化，主要以负载型钯或铂为催化剂，目前尚未有应用于乳糖的氧化，并且钯和铂是有异议的毒性物质，应用这类催化剂还存在争论，相关CN200810020460、200610009683、96106774等。

金作为催化剂相对其它金属反应活性要低，较少作为催化剂应用，金催化剂曾应用于一氧化碳和氢的氧化、烯烃的氧化等。直到1983年Schwankde才注意到金催化剂超常的催化性能，近年关于金催化剂的研究和开发日趋跃。Biella等曾研究了金催化剂选择性氧化葡萄糖，与传统的钯和铂催化剂对比表明金催化剂在几方面都显示出了明显的优点，如更稳定不易失活，条件更加温和，pH值不必调节等。

本发明将金催化剂用于选择性催化氧化乳糖制备乳糖酸及其盐类，在比较温和的条件具有很高的选择性和活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对发酵法和电解法生产乳糖酸及其盐的不足，提供一种新的乳糖酸及其盐类的生产方法，为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明一方面涉及催化氧化制备乳糖酸或乳糖酸盐的方法，其特征在于包括如下步骤：以负载型金为催化剂，采用分子氧对乳糖的进行选择性催化氧化，催化氧化反应的pH值在8-11之间，反应温度为40-90摄氏度之间，反应时间为2-11小时之间，通过过滤分离催化剂；任选的，包括将滤液通过阳离子交换树脂和/或与金属氢氧化物反应；浓缩，结晶，制得乳糖酸或其盐。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的负载型金催化剂中的载体选自金属氧化物或活性炭，优选的，所述的金属氧化物选自氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化钛中的一种或者多种，负载型金催化剂金为金属金，其质量百分含量为催化剂的0.1%-3%之间。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的分子氧来源于氧气、空气或双氧水。

本发明所述乳糖酸及其盐选自乳糖酸、乳糖酸钠、乳糖酸钙、乳糖酸镁、乳糖酸锌和乳糖酸亚铁。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的结晶是通过在浓缩液中加入甲醇溶解，然后降温至5摄氏度以下得得乳糖酸或乳糖酸盐晶体。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铁或氢氧化亚铁中的一种或者多种。