一种乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法及其应用

allin2025-12-24  21


本发明属于化工催化材料,具体涉及一种乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法及其应用。


背景技术:

1、丙酮酸及其酯作为重要的化工中间体被广泛应用于食品添加剂、塑料、氨基酸和药品等领域,吸引了人们的广泛关注。工业上,丙酮酸主要是由酒石酸脱水脱羧制备而成,但是该过程中需要使用大量的khso4作为脱水剂,不仅生产成本低,而且严重污染环境。因此,有必要寻找一条绿色高效的丙酮酸酯生产路线。

2、乳酸及其酯是一种重要的生物质平台化合物,可由生物质发酵制备得到。乳酸酯的结构与丙酮酸酯结构相似,因此通过乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯具有更高的原子效率,具有良好的应用前景。目前,由乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯已有较多报道,但是该过程存在多个副反应的发生,导致丙酮酸酯的选择性不高,因此该反应的关键是开发设计高效的多相催化剂。当前,多种钒基或钛基催化剂已被广泛用于催化乳酸酯制备丙酮酸酯的反应中,如以vxoy/sba-15为催化剂,丙酮酸乙酯的收率可以达到95%(catalysisscience&technology,2023,13,5582-5591);以改性ts-1分子筛为催化剂,丙酮酸乙酯的收率可以达到95%(cn107930687a)。但是,钼基催化剂在液相催化乳酸酯制备丙酮酸酯的反应中鲜有报道。

3、本发明以有机钒盐为前驱体,通过简单的高温焙烧(惰性气氛)过程,制备了一种高效的催化乳酸酯转化制备丙酮酸酯的moox催化剂。可以使乳酸甲酯的转化率达到98.2%,丙酮酸甲酯的选择性达到90.5%以上。


技术实现思路

1、本发明提供一种高效催化乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的moox催化剂的制备方法。该催化剂不需要负载在载体上,避免了活性组分的流失问题,moox中具有丰富的氧缺陷,提高了催化剂的氧化性,进而提升催化剂的性能。

2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:

3、一种moox的制备方法,该方法是按照以下步骤进行的:

4、取钼盐置于管式炉中,通入气体,设置一定的焙烧温度进行焙烧,即得moox粉末。

5、作为本发明的进一步限定,本发明钼盐具体为乙酰丙酮钼、钼酸铵等。

6、作为本发明的进一步限定,本发明气体为氮气、氩气、空气或氦气。

7、作为本发明的进一步限定,本发明焙烧温度为200~600℃,优选焙烧温度为300℃,焙烧时间为2~5h。

8、上述制得moox催化剂在按以下方法应用在乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯反应中。

9、(1)将乳酸酯、moox催化剂和有机溶剂加入到间歇式高压反应釜中,用氧气置换气体后充入初压为0.2~1.8mpa的氧气;

10、(2)在搅拌的状态下,设定反应温度为120℃~160℃,反应时间为1~6h,反应结束后将反应釜迅速降温至室温,用气相色谱对产物进行分析。

11、作为本发明的进一步限定,本发明moox催化剂与乳酸酯的质量比为0.01~0.3;乳酸乙酯与溶剂的质量比为0.01~0.2。

12、作为本发明的进一步限定,本发明有机溶剂为乙腈、丙酮、丁二酸二乙酯、dmf中的一种。

13、作为本发明的进一步限定,本发明步骤(2)反应温度是150℃,反应时间为6h。

14、作为本发明的进一步限定,可适用的应用为:乳酸甲酯氧化反应得丙酮酸甲酯;乳酸乙酯氧化反应得丙酮酸乙酯;乳酸丁酯氧化反应得丙酮酸丁酯。

15、本发明提供的moox催化剂的制备方法,相较于传统的催化剂,本方法有如下优点:

16、在温和的反应条件下,本方法制备的moox催化剂对乳酸酯的氧化脱氢有较好的催化性能,如在150℃下反应6h就可以实现98.2%乳酸甲酯转化率,对丙酮酸甲酯的选择性最大达到90.5%以上,同时该方法还具有催化剂制备简单、原料廉价易得、原子利用率高、底物普适性广等优点。



技术特征:

1.一种用于乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法,其特征在于,催化剂制备方法为:取钼盐置于管式炉中,在气体氛围下进行焙烧,得到moox;气体气氛为氮气、氩气、空气或氦气中一种或多种混合。

2.根据权利要求1所述的用于乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法,其特征在于:所述钼盐为乙酰丙酮钼或钼酸铵。

3.根据权利要求1所述的用于乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法,其特征在于:焙烧温度为200~600℃。

4.根据权利要求1所述的用于乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法,其特征在于:焙烧时间为2~5h。

5.根据权利要求1-4任一项所述方法制备的moox催化剂在乳酸酯氧化脱氢反应中的应用,其特征在于:

6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:乳酸酯为乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯中的一种。

7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:moox催化剂与乳酸酯的质量比为0.01~0.3。

8.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:有机溶剂为乙腈、丙酮、丁二酸二乙酯、dmf中的一种。


技术总结
本发明涉及一种乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯的催化剂的制备方法及其应用。以钼盐为前驱体,在惰性氛围下采用一步焙烧法制备成MoO<subgt;x</subgt;。该MoO<subgt;x</subgt;。催化剂制备方法简单,不需要负载在其他载体上,避免了常规负载型催化剂活性组分易于溶脱的问题。同时该催化表面含有丰富的氧缺陷,可以有效催化乳酸酯氧化脱氢制备丙酮酸酯。以乳酸甲酯为例,在150℃反应,乳酸甲酯的转化率可以达到98.2%,丙酮酸甲酯的选择性最大达到90.5%以上。

技术研发人员:刘宗辉,朱雪婷,徐京,薛冰
受保护的技术使用者:常州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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