CN113214072A - 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法 - Google Patents

一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113214072A
CN113214072A CN202110578831.7A CN202110578831A CN113214072A CN 113214072 A CN113214072 A CN 113214072A CN 202110578831 A CN202110578831 A CN 202110578831A CN 113214072 A CN113214072 A CN 113214072A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lactic acid
cellulose
salt hydrate
molten salt
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110578831.7A
Other languages
English (en)
Inventor
解玉姣
孙中远
刘刚
崔洪友
魏春杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN202110578831.7A priority Critical patent/CN113214072A/zh
Publication of CN113214072A publication Critical patent/CN113214072A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于生物质资源化利用技术领域，具体涉及一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法。先将无机盐和水配制成熔盐水合物，然后加入纤维素进行混合，在水热条件下进行催化反应，降温分离得到乳酸；配制熔盐水合物的无机盐为AlCl3、CrCl3、FeCl3、CuCl2、ZnBr2、MoCl3中的一种或多种。本发明以熔盐水合物作为催化剂和反应体系，一方面可以溶解纤维素，另一方面熔盐水合物中的金属阳离子和阴离子可以诱导纤维素水解产生的葡萄糖进行逆羟醛缩合反应，从而大幅度提高乳酸的产率。

Description

一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法
技术领域
本发明属于生物质资源化利用领域，具体涉及一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法。
背景技术
随着现代科学技术水平的不断提高，化石资源的不断消耗，越来越多的国家走上了可持续发展道路。生物质是一种非常有前景的可再生能源，具有再生速度快，来源广泛等优点。乳酸是一种具有高潜力的平台化合物，是世界公认的三大有机酸之一，在食品、医药、农药、化工等领域应用十分广泛，且其转化而成的乳酸酯、丙酮酸、丙烯酸等各种香料化学品。除此之外，乳酸还可用于制备可生物降解的聚乳酸高分子材料，在医药和生物材料方面具有很高的应用价值。
中国专利201710847560.4公开了一种用镧基催化剂催化微藻制备乳酸的方法。该法是通过向微藻和水中加入镧基催化剂进行反应，所用镧基催化剂选自La2O3、LaCoO3和La(OH)3中的一种或多种。本发明在镧基催化剂作用下催化微藻进行水解反应得到乳酸，乳酸产率为22-49％。
中国专利201810326826.5公开了一种钨基固体酸在生物质糖类制备乳酸及乳酸酯中的应用。该发明制备的多组分钨基固体酸催化剂可以将单糖类的果糖、葡萄糖以及蔗糖、纤维素等多糖发生反应，转化为乳酸或乳酸酯，乳酸产率(相对于麦芽糖原料)可达53％
中国专利201810079228.2公开了一种利用分子筛催化剂催化玉米芯制备乳酸的方法。该法是将玉米芯、超纯水以及分子筛催化剂放入水热反应釜，用氦气做保护气，来进行升温催化反应，将反应溶液进行分离，获得乳酸，产率为20-40％。
中国专利201811519970.7公开了一种负载型钨酸铝固体催化剂及其在生物质制备乳酸中的应用。该发明通过将负载型钨酸铝固体催化剂应用于生物质乳酸的制备，即可将自然界中广泛存在的含有纤维素的生物质资源转化为具有高附加值的乳酸，产率为15-49％。
目前，乳酸可利用不同的糖类以及生物质通过发酵的方式获得，但存在原料消耗大，产率不稳定等问题。所以，通过化学转化的方法生产乳酸越来越备受关注。通过化学法制备乳酸的技术难以实现工业化生产，原因在于使用的催化剂制作周期长，工艺复杂、成本高、容易对环境造成破坏，且原料主要是糖类，纤维素转化效果不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种在熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，以熔盐水合物作为溶剂和催化体系，一方面可以溶解纤维素，另一方面熔盐水合物中的金属阳离子和阴离子可以诱导纤维素水解产生的葡萄糖进行逆羟醛缩合反应，从而大幅度提高乳酸的产率。
本发明所述的熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法是先将无机盐和水按照一定比例配置成熔盐水合物，然后加入一定质量纤维素搅拌溶解，在水热条件下进行催化反应，降温分离得到乳酸；配制熔盐水合物的无机盐为AlCl3、CrCl3、FeCl3、CuCl2、ZnBr2、MoCl3中的一种或多种。
进一步，水和无机盐的摩尔比为2-6：1。
进一步，每1ml熔盐水合物中加入0.1-0.5g纤维素。
进一步，反应过程在高温高压反应釜中进行。
进一步，水热釜中反应温度为180-240℃，反应时间为30-150min。
本发明的有益效果：
1.本发明以熔盐水合物作为催化剂和反应体系，一方面可以更好的溶解纤维素，另一方面熔盐水合物中的金属阳离子和阴离子可以诱导纤维素水解产生的葡萄糖进行逆羟醛缩合反应。
2.熔盐水合物可以破坏纤维素分子内和分子间的氢键，降低纤维素结晶度，加快纤维素溶解。
3.熔盐水合物可以提供纤维素转化所需的催化活性中心，大大提高了反应的速率、选择性和产率。
具体实施方式
结合以下实例对本发明做进一步描述。
实例1：
(1)先称取MoCl3然后按水和MoCl3的摩尔比3：1进行称量，搅拌溶解后，得到MoCl3·3H2O；
(2)取5mlMoCl3·3H2O，加入0.1g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至180℃，在180℃下反应150min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为51.7％。
实例2：
(1)先称取AlCl3然后按水和AlCl3的摩尔比3：1进行称量，搅拌溶解后，得到AlCl3·3H2O；
(2)取5mlAlCl3·3H2O，加入0.2g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至200℃，在200℃下反应130min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为13.7％。
实例3：
(1)先称取CuCl2然后按水和CuCl2的摩尔比2：1进行称量，搅拌溶解后，得到CuCl2·2H2O；
(2)取5mlCuCl2·2H2O，加入0.3g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至240℃，在240℃下反应30min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为10.2％。
实例4：
(1)先称取CuCl2然后按水和CuCl2的摩尔比2：1进行称量，搅拌溶解后，得到CuCl2·2H2O；
(2)取5mlCuCl2·2H2O，加入0.6g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至180℃，在180℃下反应120min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为14.5％。
实例5：
(1)先称取FeCl3然后按水和FeCl3的摩尔比6：1进行称量，搅拌溶解后，得到FeCl3·6H2O；
(2)取5mlFeCl3·6H2O，加入0.4g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至200℃，在200℃下反应60min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为21.8％。
实例6：
(1)先称取CrCl3然后按水和CrCl3的摩尔比6：1进行称量，搅拌溶解后，得到CrCl3·6H2O；
(2)取5ml CrCl3·6H2O，加入0.1g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至220℃，在220℃下反应90min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为43.9％。
实例7：
(1)先称取ZnBr2然后按水和ZnBr2的摩尔比2：1进行称量，搅拌溶解后，得到ZnBr2·2H2O；
(2)取5mlZnBr2·2H2O，加入0.5g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至190℃，在190℃下反应140min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为11.1％。
实例8：
(1)先称取MoCl3然后按水和ZnBr2的摩尔比3：1进行称量，搅拌溶解后，得到MoCl3·3H2O；
(2)取5mlZnBr2·6H2O，加入0.2g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至205℃，在205℃下反应50min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为37.3％。
实例9：
(1)先称取MoCl3然后按水和MoCl3的摩尔比3：1进行称量，搅拌溶解后，得到MoCl3·3H2O；
(2)取5mlMoCl3·3H2O，加入0.4g纤维素，搅拌混合。
(3)加热升温至240℃，在240℃下反应150min。
(4)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为53.2％。
对比实例1：
(1)取5mlH2O，加入0.1g纤维素，搅拌混合。
(2)加热升温至180℃，在180℃下反应30min。
(3)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为2.9％。
对比实例2：
(1)取5mlH2O，加入0.5g纤维素，搅拌混合。
(2)加热升温至180℃，在180℃下反应150min。
(3)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为9.6％。
对比实例3：
(1)取5mlH2O，加入0.1g纤维素，搅拌混合。
(2)加热升温至240℃，在240℃下反应30min。
(3)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为6.4％。
对比实例4：
(1)取5mlH2O，加入0.5g纤维素，搅拌混合。
(2)加热升温至240℃，在240℃下反应150min。
(3)反应完成，降温分离，进行检测。
根据高效液相色谱分析得到乳酸的产率为10.1％。
经实例1-9和对比实例1-4的检测结果见表1
表1例1-9和对比实例1-4的检测结果
熔盐水合物种类 纤维素质量，g 反应温度，℃ 反应时间，min 乳酸产率，％
实例1 MoCl<sub>3</sub>·3H<sub>2</sub>O 0.1 180 150 51.7
实列2 AlCl<sub>3</sub>·3H<sub>2</sub>O 0.2 200 130 13.7
实列3 CuCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O 0.3 240 30 10.2
实列4 CuCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O 0.6 180 120 14.5
实列5 FeCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O 0.4 200 60 21.8
实列6 CrCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O 0.1 220 90 43.9
实列7 ZnBr<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O 0.5 190 140 11.1
实列8 MoCl<sub>3</sub>·3H<sub>2</sub>O 0.2 205 50 37.3
实列9 MoCl<sub>3</sub>·3H<sub>2</sub>O 0.4 240 150 53.2
对比实例1 H<sub>2</sub>O 0.1 180 30 2.9
对比实例2 H<sub>2</sub>O 0.5 180 150 9.6
对比实例3 H<sub>2</sub>O 0.1 240 30 6.4
对比实例4 H<sub>2</sub>O 0.5 240 150 10.1

Claims (5)

1.一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，其特征在于，先将无机盐和水按照一定比例配制成熔盐水合物，然后加入一定质量纤维素搅拌溶解，在水热条件下进行催化反应，降温分离得到乳酸；配制熔盐水合物的无机盐为AlCl3、CrCl3、FeCl3、CuCl2、ZnBr2、MoCl3中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，其特征在于水和无机盐的摩尔比为2-6：1。
3.如权利要求1所述的熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，其特征在于每1 ml熔盐水合物中加入0.02-0.12 g纤维素。
4.如权利要求1所述的熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，其特征在于，所述反应过程在高温高压反应釜中进行。
5.如权利要求1所述的熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法，其特征在于水热釜中反应温度为180-240 ℃，反应时间为30-150 min。
CN202110578831.7A 2021-05-26 2021-05-26 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法 Pending CN113214072A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110578831.7A CN113214072A (zh) 2021-05-26 2021-05-26 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110578831.7A CN113214072A (zh) 2021-05-26 2021-05-26 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113214072A true CN113214072A (zh) 2021-08-06

Family

ID=77098646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110578831.7A Pending CN113214072A (zh) 2021-05-26 2021-05-26 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113214072A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113979852A (zh) * 2021-09-30 2022-01-28 盐城工学院 氯化锌熔盐水合物低温常压催化纤维素制备乳酸的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113979852A (zh) * 2021-09-30 2022-01-28 盐城工学院 氯化锌熔盐水合物低温常压催化纤维素制备乳酸的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101012387B (zh) 高效纤维素生物质生产液体燃料工艺
CN111116344B (zh) 一种光催化转化单糖生物质制备乳酸的方法
JP4604194B2 (ja) 触媒を用いたセルロースの加水分解方法および触媒を用いたグルコースの生産方法
CN107162899B (zh) 一种微波辅助磷钨酸或及其盐催化生物质碳水化合物醇解合成乙酰丙酸酯的方法
CN106824226B (zh) 一种碳基固体酸的制备方法及其用途
CN103949238A (zh) 果糖一步水热合成碳微球固体酸用于催化纤维素水解
CN109529929B (zh) 磺化碳基固体酸微球、制备方法及纤维素或半纤维素的水解方法
CN111889129B (zh) 一种超薄多孔纳米氮化碳光催化剂的制备及其在光催化氧化果糖合成乳酸中的应用
CN108658747B (zh) 一种钨基固体酸在生物质糖类制备乳酸及乳酸酯中的应用
JP2008120796A (ja) 乳酸の製造方法
CN110433847B (zh) 一种二维复合光催化剂h-BN/Ti3C2/TiO2及其制备方法与应用
CN102489316A (zh) 糖基碳微球催化剂的制备及用于纤维素水解的工艺
CN113402485A (zh) 复合熔盐水合物中纤维素转化制备5-羟甲基糠醛的方法
CN105777523A (zh) 一种温和条件下由糖类制备乳酸的方法
CN113214072A (zh) 一种熔盐水合物中纤维素转化制备乳酸的方法
CN112522339A (zh) 一种利用几丁质降解n-乙酰-d-氨基葡萄糖制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法
CN105080608B (zh) 一种多酸催化剂在纤维素水解中的应用
CN111408377B (zh) 一种NiTi纳米花水滑石光催化剂及其制备方法与应用
CN105061201A (zh) 一种乳酸酯的制备方法
CN107930687A (zh) Ts‑1的改性方法及其在无溶剂催化乳酸酯制备丙酮酸酯中的应用
CN114917942B (zh) 一种一维纳米棒状氮化碳光催化剂的制备方法及其在光催化氧化单糖合成乳酸中的应用
CN103058852A (zh) 生物质水解制备乳酸的方法
CN113289680A (zh) 一种双相催化剂及其制备方法和在木质纤维素生物质转化中的应用
US20220306562A1 (en) Method for producing levulinic acid in molten salt hydrate from cellulose hydrolysis
CN110575844A (zh) 一种使用碱土金属修饰的Sn-β催化剂制乳酸的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication