547-64-8/甘油轉化乳酸甲酯

【引言】

甘油，生物柴油的主要副產物，可通過選擇性氫化、脫水、氧化、酯化等反應變為高附加值的化工產品。而通過甘油生產乳酸及乳酸的酯類衍生物因其具有高的經濟價值而被人們所廣泛研究。在甲醇體系中，甘油可被直接催化轉化為乳酸甲酯，避免了水體系需要相分離、提純的繁瑣。設計合成高效的甘油轉化催化劑是目前的研究熱點之一。

【成果簡介】

近日，鄭州大學的楊曉梅老師在ACS Catalysis上發表了以Sn摻雜的USY分子篩為載體，擔載Au納米粒子作為復合型催化劑，高效催化轉化甘油為乳酸甲酯的文章。探究了Sn對于該反應的促進作用的原因。

【圖文導讀】

甘油轉化為乳酸甲酯的過程如圖一所示。（1）甘油氧化為1,3-dihydroxyacetone (DHA) and glyceraldehyde (GA)，（2）DHA脫水形成pyruvaldehyde (PA)，（3）PA與醇加成，發生異構化，生成乳酸甲酯（MLA）。

圖一 甘油在甲醇體系轉化為乳酸甲酯的反應過程示意圖。

作者先將USY分子篩通過硝酸處理，得到脫鋁的USY分子篩DeAl-USY。再將SnCl4與之混合，充分研磨后于550℃灼燒3小時，得到Sn-USY分子篩。PVA保護的Au納米粒子通過液相沉積的方法負載于Sn-USY分子篩載體，干燥灼燒后得到復合催化劑Au/Sn-DeAl-USY，如下圖所示。

XPS的測試表明，負載Au的Sn-USY分子篩比不負載Au納米粒子的USn-USY在結合能486.6以及495.0處多出兩個信號峰，表明Au納米粒子與Sn之間有相互作用（圖五）。Au納米粒子的電子會轉移向介孔孔道中骨架外的Sn物種。

圖五 3Sn-DeAl-USY 與 1Au/3Sn-DeAl-USY的XPS譜圖。

作者系統探究了不同合成條件制備的催化劑（pH、Au/PVA比、Sn含量、Au負載量）以及不同反應溫度下對于甘油轉化為乳酸甲酯的反應的催化活性（圖六、表一）。

筆者認為：該工作的亮點在于制備了Au-Sn-USY的復合雙功能催化劑，既利用了Au納米粒子的氧化性，也利用了Sn引入分子篩后帶來的酸性。實現了甘油到乳酸甲酯的原位轉化。降低經濟成本的同時，實現了變甘油為“寶”的目的。

還有如下兩點疑問：

1）是否可以通過原位合成的方法，將Sn、Au同時引入到分子篩中，將合成過程簡化？

2）Au與Sn是兩種不同的活性位點，兩者之間是否存在一個最優的距離，可以在實現甘油的高效轉化的同時，可以得到乳酸甲酯的更高的選擇性？即：Au納米粒子與Sn之間的相互作用，是否真的是該催化劑高活性的內在因素？