[发明专利]一种用于乳酸胺化制备丙氨酸的双金属催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种用于乳酸胺化制备丙氨酸的磁性双金属催化剂的制备方法及其应用，以得到的磁性双金属M‑Ni@C为催化剂，以氨水为溶剂，在H₂作用下进行还原胺化反应能实现丙氨酸的高效转化，且副产物少、催化剂制易于分离回收，适合用于工业生产，解决了现有技术中存在的反应催化体系单一、催化剂分离困难、循环利用差的问题。

技术领域：

本发明涉及丙氨酸的合成，具体涉及一种用于乳酸胺化制备丙氨酸的双金属催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

氨基酸是蛋白质的基本单元，广泛应用于食物、医药、工业应用等领域。丙氨酸是组成人体蛋白质的20种氨基酸之一，分子式为C₃H₇NO₂。

合成氨基酸常用的方法分为生物发酵法、化学合成法。生物发酵法操作条件严格、耗时较长、不适合于大规模生产，所以十分有必要开发出可操作性强的化学合成法。早期合成氨基酸的方法为Strecker合成法，但会用到有毒的HCN为原料，对环境、人体伤害较大。后来发展出Gabriel合成法、Milker合成法，但均存在可操作性差、程序复杂等缺点。

在合适的催化剂下，可以实现由α-羟基酸直接还原胺化得到氨基酸。颜宁等人首先开发出Ru-CNT非均相催化剂用于合成氨基酸，该催化剂能实现49％的丙氨酸收率，但催化剂需进行离心等操作才能分离。其他用于乳酸还原胺化制备丙氨酸的报道很少，催化体系较为单一。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于乳酸胺化制备丙氨酸的磁性双金属催化剂的制备方法及其应用，能实现丙氨酸的高效转化，且副产物少、催化剂制易于分离回收，适合用于工业生产，解决了现有技术中存在的反应催化体系单一、催化剂分离困难、循环利用差的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种用于乳酸胺化制备丙氨酸的磁性双金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

一、Ni(NO₃)₂·6H₂O和柠檬酸溶于水中，在60℃～80℃的温度下搅拌混合物至凝胶状，再将凝胶状混合物在60℃～80℃的温度下烘干8～12h，得到催化剂前驱体粉末CA-Ni；

二、步骤一得到催化剂前驱体粉末CA-Ni置于N₂下600℃高温煅烧4h，得到黑色粉末经过稀酸处理、蒸馏水洗涤到中性、烘干，得到单金属催化剂Ni@C；

三、将贵金属盐、乙二醇在超声下均匀混合10～30min，再加入步骤二得到的单金属催化剂Ni@C超声10～30min，置于Ar下150～160℃回流2～3h，得到固体经充分洗涤、冷冻干燥，得到磁性双金属催化剂M-Ni@C，其中M为贵金属，选自Ru,Pt,Pd,Ir,Rh中的任一种，贵金属M负载量为1-10wt％，贵金属M与Ni@C质量比例为0.01:1～0.1:1。

优选地，步骤一所述的Ni(NO₃)₂·6H₂O和柠檬酸的摩尔比为1:1，所述的柠檬酸与水的固液比为2-3g/mL，最优选为2.344g/mL。Ni(NO₃)₂·6H₂O为镍源，柠檬酸为碳源。

特别地，步骤二所述稀酸处理指高温煅烧得到黑色粉末倒入0.5-2mol/L的硫酸溶液中，在68-72℃下搅拌10-12h。

优选地，步骤三所述的贵金属盐选自RuCl₃·nH₂O,H₂PtCl₆·6H₂O,PdCl₂,IrCl₃,RhCl₃·3H₂O 中的任一种。步骤三中乙二醇作为还原剂。