[发明专利]一种1;3-二羟基丙酮的制备工艺

说明书

本发明公开了一种1,3‑二羟基丙酮的制备工艺，具体步骤如下：将甘油水溶液、催化剂加入到高压反应釜中，密闭完全后，室温下用高纯氧气进行排空三次，然后充入1.0MPa高纯氧气，搅拌加热至70‑90℃，恒温反应2‑5h，用冰浴冷却至室温，离心、过滤，反应液进行分离获得1,3‑二羟基丙酮；其中，所述催化剂由载体和活性组分组成，所述载体为ZnAl‑HTLc/碳复合载体，所述活性组分为Au、Bi、Ce。本发明制备的催化剂具有很好的甘油转化率和1,3‑二羟基丙酮的选择性，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于1,3-二羟基丙酮的制备技术领域，具体涉及一种制备1,3-二羟基丙酮的工艺方法。

背景技术

1,3-二羟基丙酮(dihydroxyacetone，简称DHA)是最简单的酮糖，它易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂。DHA是一种重要的化工原料，广泛应用于精细化工、食品、化妆品和水质净化等行业；同时，DHA也重要的有机合成中间体，可用于羟醛缩合制取多种手性化合物、还原制备具有光学活性的仲醇、经Diels-Alder加成制备糖类化合物或经进一步反应用于该类加成反应、与卡宾发生插入反应、与2,2-二烷氧基环丙烷衍生物作用制备内酯等。

目前，1,3-二羟基丙酮主要通过微生物发酵法和甘油直接催化氧化法制备。微生物发酵法是使用醋酸杆菌将甘油发酵转化生成DHA的方法。由于菌种对生存条件要求苛刻，其在储运过程中易丧失活性；而底物和产物在菌体细胞周围的高浓度积累则会延长发酵周期(300-400小时)并降低产率。因此，微生物发酵法的成本较高。甘油直接催化氧化法是在催化剂和氧化剂的共同作用下，通过一步反应将甘油转化为二羟基丙酮的方法。HiroshiKimura等在以Pt/C、Pt-Bi/C和Pt-Bi-Ce/C为催化剂，最高可使70％的甘油发生转化，但DHA的选择性过低(Appl.Catal.,A,1993,96,217-228.)。CN 102432445 A则公开了一种利用双氧水选择性氧化甘油制备DHA的方法，但该方法中DHA的选择性仍较低，仅达到24.2～85.7％。Hu等报道了采用固定床反应器以Pt-Bi/C催化剂在80℃和酸性条件下获得甘油转化率80％和1,3-二羟基丙酮选择性48％(Ind.Eng.Chem.Res.,2010,49:10876-10882)。专利CN 105439831公开了以ZnO为载体在甘油氧化中也具有较好的仲醇选择性。根据甘油氧化反应特点，高分散性、稳定性好的Au催化剂是决定催化活性的主要因素，这要求催化剂制备过程中Au不发生迁移和团聚。然而，通常ZnO的比表面较低，作为载体时不利于Au的分散。尤其是高负载量下，表面张力作用导致Au烧结和颗粒变大，容易流失且贵金属利用率低。

然而，上述催化剂普遍存在活性组分利用率不高，活性不足，载体成分的稳定性、分散性和比表面积不够好的缺陷，导致1,3-二羟基丙酮的选择性不够好，开发一种活性优异的催化剂十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备稿产率1,3-二羟基丙酮的工艺方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种1,3-二羟基丙酮的制备工艺，具体步骤如下：将甘油水溶液、催化剂加入到高压反应釜中，密闭完全后，室温下用高纯氧气进行排空三次，然后充入1.0MPa高纯氧气，搅拌加热至70-90℃，恒温反应2-5h，用冰浴冷却至室温，离心、过滤，反应液进行分离获得1,3-二羟基丙酮；

其中，所述催化剂由载体和活性组分组成，所述载体为ZnAl-HTLc/碳复合载体，所述活性组分为Au、Bi、Ce。

优选的，所述催化剂与甘油的质量比为1:100-150，所述甘油水溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。

优选的，所述催化剂的制备方法为：