[发明专利]一种使用钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂制乳酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种使用钼‑碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂制乳酸酯的方法：包括如下步骤：将路易斯酸催化剂采用碱金属或碱土金属改性，然后与钼酸盐溶液反应制得钼‑碱金属/碱土金属修饰的催化剂；最后将所得催化剂、糖类底物与溶剂混合后在氮气氛中低温下进行制乳酸酯的反应即可。本发明的原理为：在制乳酸酯的催化过程中反应以路易斯酸活性位点，以碱金属或碱土金属离子和相邻骨架氧为活性位点，通过多点协同作用促进低温下反羟醛缩合反应进行，进而提高乳酸酯的选择性。本发明所提供的制乳酸酯方法不仅适用于能大规模获取的葡萄糖和果糖等底物，还具有简单易操作，反应时间短，催化效果好，温度要求低及易工业化等优点。

技术领域

本发明涉及乳酸酯的制备方法，具体涉及一种使用钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂制乳酸酯的方法。

背景技术

乳酸酯类物质具有无毒、溶解性好以及易回收等特点，是当前极具发展前景的绿色溶剂，并且在医药、树脂涂料、工业清洗剂、印刷及食品等多种行业内有着广泛的应用，传统工业合成乳酸酯往往使用如硫酸等强布朗斯特酸作为催化剂，以乳酸为底物与醇类物质发生酯化反应从而得到乳酸酯类物质(李建华,施磊,张海军,吴东辉.活性炭固载对甲苯磺酸催化合成乳酸正丁酯[J].精细石油化工进展,2003(08):8-10.)。然而，这种乳酸酯的制备方法需要从乳酸出发，以硫酸等强酸作为催化剂不仅会对反应器造成腐蚀，而且反应过程对环境也不友好。

将六糖或纤维素等生物质材料直接催化转化为乳酸酯是更加经济有效的制备方法，Yang等人在超临界条件下，制备了一种含锆的SBA-15分子筛催化剂 (Zr-SBA-15)，用于在乙醇和水的混合物中将纤维素直接转化为乳酸乙酯；当分别使用ZrO₂或纯SBA-15作为催化剂时，以纤维素为底物在280℃下反应6小时后，乳酸乙酯收率分别为8.2％和5.1％，而使用Zr-SBA-15作为催化剂时，其收率则增加到30％(Yang,L；Yang,X；Tian,E；Lin,H.DirectConversion of Cellulose into Ethyl Lactate in Supercritical Ethanol-WaterSolutions[J].ChemSusChem,2016, 9,36-41.)。Verma等人通过改进后的水热法制备了纳米Y型分子筛，并且通过初湿浸渍法进一步向其中掺杂了金属Ga和Zn进行改性，得到Ga掺杂的 Zn/HNZY催化剂，在超临界甲醇中(270℃，1MPaN₂)下进行纤维素的转化，在进行5h反应后，乳酸甲酯的收率达到57.8％(Verma,D；Insyani,R；Suh,Y.-W； Kim,S.M；Kim,S.K；Kim,J.Direct conversion of cellulose to high-yield methyl lactate over Ga-dopedZn/H-nanozeolite Y catalysts in supercritical methanol[J]. Green Chemistry,2017,19,1969-1982.)。然而，目前报道的催化剂虽有较高的乳酸酯收率，但往往需要在苛刻的反应条件下进行，这无疑提高了对反应器的要求以及生产乳酸酯过程的能源成本，进而增加了其工业化难度。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明目的在于提供一种使用钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂制乳酸酯的方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种使用钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂制乳酸酯的方法，其特征在于包括如下步骤：将路易斯酸催化剂与碱金属源盐溶液或碱土金属源盐溶液反应制得碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂，然后将碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂与钼源盐溶液反应制得钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂，最后将钼-碱金属/碱土金属修饰的路易斯酸催化剂、糖类底物与醇类溶剂混合后进行反应制乳酸酯即可。

优选地，所述碱金属源盐选自锂盐、钠盐、钾盐或铷盐中的一种；所述碱土金属源盐选自铍盐、镁盐、钙盐、锶盐或钡盐中的一种。