Конверсія фруктози в метиллактат на SnO2/Al2O3 каталізаторі в проточному режимі

Анотація

В останні роки увагу багатьох дослідників направлено на розробку каталітичних методів переробки цукрів, що походять з біомаси, в алкілалактати, які широко використовують як нетоксичні розчинники та вихідні речовини для одержання мономерного лактиду. В даній роботі досліджено трансформацію фруктози в метиллактат на Sn-вмісному каталізаторі в проточному режимі, що може становити практичний інтерес. Нанесений Sn-вмісний каталізатор було одержано простим способом просочення гранульованого γ-Al₂O₃.
Каталітичні експерименти здійснювали в проточному реакторі за температур 160-190 °C та тиску 3.0 МПа. Як реакційну суміш використовували 1.6 - 9.5 мас. % розчини фруктози в 80 % водному розчині метанолу. Встановлено, що додавання до початкового розчину фруктози в метанолі 0.03 мас.% карбонату калію приводить до збільшення селективності за метиллактатом на 15 % при 100 % конверсії фруктози. Продукти цільової реакції С₆Н₁₂О₆ + 2СН₃ОН = 2С₄Н₈О₃ + 2Н₂О аналізували за допомогою методу ¹³С ЯМР спектроскопії. Знайдено наступні умови проведення процесу для одержання 65 моль % виходу метиллактату при 100 % конверсії фруктози: застосування 4.8 мас.% розчину фруктози в 80% метанолі, 180 °С, 3.0 МПа та навантаження на каталізатор 1.5 ммоль C₆H₁₂O₆/млкат/год при часі контакту 11 хв. При цьому продуктивність каталізатора становить 2.0 ммоль C₄H₈O₃/млкат/год.Побічними продуктами реакції є ацеталь дигідроксиацетону (20 %) та 5-гідроксиметилфурфурол (10 %). Слід відмітити, що в результаті конверсії D-фруктози на SnO₂/Al₂O₃ каталізаторі можна одержати рацемічну суміш L- та D-метиллактатів. Встановлено, що SnO₂/Al₂O₃ каталізатор стабільно працює протягом 6 год при збереженні конверсія фруктози на рівні 100 % та селективності за метиллактатом у 55-70 %. Після регенерації каталізатор повністю відновлював свою активність.