Исследователи из Дании заявляют, что процесс, основанный на использовании неорганического катализатора, может заменить бактериальную ферментацию углеводов в производные молочной кислоты. Такая трансформация углеводов важна в производстве сырья для возобновляемых биоразлагаемых полимеров, экологически чистых растворителей и других продуктов химической промышленности.Эсбен Тааринг (Esben Taarning), специалист по каталитической химии из
компании Хальдор Топсе, разработавший новый катализатор совместно с
коллегами из Технического Университета Дании, отмечает, что новый
катализатор способствует превращению глюкозы, фруктозы или сахарозы в
метиловый эфир молочной кислоты, который далее может быть очищен с
помощью перегонки. Такой подход позволяет избежать использования больших
количеств отходов солевых растворов и проведения многостадийной очистки
и выделения лактатов, образующихся в результате ферментации сахаров
микроорганизмами.
Тааринг заявляет, что процесс превращения углеводов в эфиры молочной
кислоты очень прост – в автоклав помещают раствор углевода (в качестве
углевода можно применять даже сахарозу – обычный столовый сахар) в
метаноле, в который введен катализатор. По окончанию реакции твердый
катализатор без проблем отделяется с помощью фильтрования, перегонка
оставшейся жидкой фазы позволяет выделить чистый метиловый эфир молочной
кислоты.
По мнению исследователей из Дании, такое протекание процесса
обусловлено тем, что цеолиты обычно представляют собой достаточно
сильные кислоты Бренстеда. В состав цеолитов часто входит алюминий,
атомы которого способствуют накоплению значительных количеств ионов H+
в порах материала. Было обнаружено, что кислые цеолиты способствуют
превращению треоз (углеводы С3) в лактаты, большие по размеру
углеводы в порах кислых цеолитов разлагались и вступали в реакцию
дегидратации.
Однако исследователи провели эксперименты с другим классом цеолитов,
разработанных в группе Авелино Корма (Avelino Corma) из Института
химической технологии Валенсии [2]. В этих цеолитах атомы алюминия
замещены атомами олова, титана или циркония, благодаря чему активные
центры этих катализаторов представляют собой уже не кислоты Бренстеда, а
кислоты Льюиса, что кардинально меняет характер взаимодействия таких
цеолитов с углеводами. Как отмечает Таарнинг, в порах катализаторов,
обладающих льюисовской кислотностью, дегидратация подавляется
протеканием ретро-альдольной реакции, приводящей к образованию треоз,
которые в присутствии метанола превращаются в лактаты.
Марк Дэвис из Калифорнийского Технологического Института приятно удивлен
тем, что молекулы углеводов могут реагировать в порах цеолитов –
цеолиты представляют собой достаточно гидрофобные материалы, а углеводы
гидрофильны. Дэвис подчеркивает, что еще одним преимуществом новой
системы является возможность высокая стабильность цеолитов и, как
следствие, возможность многократной регенерации цеолитного катализатора
за счет выжигания побочных продуктов, способных закупорить его поры.
Дэвис, однако, не уверен, что реакция на цеолитных катализаторах
полностью вытеснит производство эфиров молочной кислоты с помощью
ферментации, он предполагает, что эти методы могут сосуществовать и
применяться в каждом конкретном случае исходя из требований,
предъявляемых к конечному продукту.
Сhemport
|
