Tải bản đầy đủ (.pdf) (122 trang)

Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng xúc tác siêu acid dị thể dùng cho phản ứng este hóa acid 2 keto l gulonic trong quá trình tổng hợp vitamin c

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.68 MB, 122 trang )



Ƣ

-KETO-L-GULONIC TRONG

-2015

1


-2015



Ƣ

-KETO-L-GULONIC TRONG

uy

t uy t v
s

ƣ

01.19

ƣ
u


1.

2. GS.TSKH Mai Tuyên

-2015
2


T


,

ố ố


N ,
T

3


L I CAM ƠN



Lyon
é

ĩ




,

Tôi xin



4

quí






Ắ (*)

AAS

Atomic Absorption Spectrophotometric - P ổ

BET

Brunauer Emmett Teller - Ph ơ
ơ

DTA


Differential Thermal Analysis - P

EDX

Energy Dispersive X-ray spectroscopy- P ổ

HPA

Acid 12- phosphotungstic (H3PW12O40)

HPLC

High Performance Liquid Chromatography - P


IR

Infrared Spectroscopy- P ổ

KPW

M ố

Me-2KLG

Methyl 2-keto-L-gulonat

MeOH
Me


Methanol
Methyl

SBET

D

SEM

Scanning Electron Microscopy - K

SNDH

Enzym Sorbosone Dehydrogenase

TEM

Transmission Electron Microscopy - K

TGA

Thermal Gravimetric Analysis - P

TPD-NH3

Temperature Programmed Desorption NH3 ơ

XRD


X-Ray Diffraction - P ổ

XT/NL

Xúc tác/ N

ZS

Zirconi sulfat hóa (SO42-/ZnO2)

13

Proton Nuclear Magnetic Resonance - P ổ
13
C

C-NMR

2-KLGA

-



X

ơ















ơng pháp


N

X





Acid 2-keto-L-gulonic



trong lu


ý


– phosphotungstic (KxH3-xPW12O40)

(*)
t



&

5

v t u t
.

3

theo


T

ý

Giá ị
3



3.1.


T

3 .

T

-KLGA


o

7

ú acid ắ





eton



T-



33


ú

3

K

3 .

Dữ







T-C- sulf

carbon sulf
ú

ú

KxH3-xPW12O40

PA

K2,25H0,75



ion

50

K

3.8.

D

39

Vị

ú


68




ú

MxH3-xPW12O40

ú




ơ





K

N



ơ
92

B ng 3.11. Đ chuyển dịch hóa học c a các nguyên t C
. K


92

+


3

71
74



3

63
66

+

3

47

T-C- sulf 48

ú

acid

TPD-NH3

26




3.6.

23




D

6

96
ể Anh

97


Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.



Dạ

Hình 1.5.
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 2.1.
Hình 2.2.

Dị

Đ


acid ascorbic


hai
ơ

vitamin C

-KL A L-sorbose
 và 
zirconi hydroxide
ú K
( )
ú D w
( )
ú K
ú
H3PW12O40.6H2O.




ù
ễ ạ

Đ

Hình 2.4.

Các ạ




ố , , N, S, O
P ổ DX
ú
T-C-sulf ở

S M
ú
T-C-sulf
P ổ IR
TT-C-sulf
Đ

-KL A
ú
A
BT-C-sulf
T A DTA
Z O(O )2
T M
Z O(O )2
XRD
ú
ZS- ặ
P ổ

ú
ZS- ặ
S M
ú

ZS- ặ
Gi
TPD-NH3 c a xúc tác ZS- ặ


XT NL
ú
ZS- ặ

-KLGA
Đ

2-KLGA trên các xúc tác ZS,
ZS- ặ và Amberlyst-15
Đ

-KL A
ú
ZS- ặ .
P ổ
ạ IR
ZS- ặ

tái

3
Hình 3.2.
3.3.
3
3

3
3.7.
3.8.
Hình 3.9.
Hình 3.10.
Hình 3.11.
3

.

3 3
Hình 3.14.
3
3








.
.


3
3




P
theo P/P0
W (P0  P)

Hình 2.3.

ổ ion




ú tác

Đ
S M


ú






ú
3PW12O40

N2-BET
ú

K2,25H0,75
K2,21H0,79, K2,25H0,75 và K2,45H0,55
7

4
5
7
17
20
21
21
33
34
38
39
41
48
49
49
51
52
53
53
54
55
55
57
58
59
60

61
62
64
65


Hình 3.19.
ú
K2,25H0,75
Hình 3.20.
TPD-NH3
úc tác HPA
Hình 3.21.
TPD-NH3
ú
K2,25H0,75
3 . Đ

-KL A
ú
KPW
PA
3 3. P ổ XRD
ú
PA, K2,25H0,75, Rb2,24H0,76
2,26H0,74
3 . P ổ IR
ú
PA, K2,25H0,75, Rb2,24H0,76
Cs2,26H0,74

Hình 3.25. M
ú K
Hình 3.26.
S M
ú
K2,25H0,75, Rb2,24H0,76
Cs2,26H0,74
3 . Đ

-KLGA
ú
K2,25H0,75; Rb2,24H0,76
2,26H0,74
Hình 3.28.


ú

2-KLGA
Hình 3.29.


2-KLGA /methanol

2-KLGA
Hình 3.30.


2-KLGA
Hình 3.31.




2-KLGA
Hình 3.32. Đ

-KL A
ú
,
ú
, ọ ỏ ú
3 33.

ú
K2,25H0,75 trong ba
t
ú
33
P ổ
ạ ú
K2,25H0,75 ớ
ester
-KLGA
Hình 3.35. Sắ ý
PL


=7
Hình 3.36. Sắ ý
PL

n

ở 3,3 ú
Hình 3.37. Sắ ý
PL
M - KL ở 3,
ú
Hình 3.38. Sắ ý
PL


=9
Hình 3.39. Sắ ý
PL


=
o
Hình 3.40. Sắ ý
PL


C
o
Hình 3.41. Sắ ý
PL


50 C
o

Hình 3.42. Sắ ý
PL


C
Hình 3.43.
ễ ạ X

Hình 3.44. P ổ


13
Hình 3.45. P ổ C-NMR
ẩ natri ascorbat
Hình 3.46.
ễ ạ X
Hình 3.47. P ổ

13
Hình 3.48. Phổ C-NMR c a ascorbic
8

65
67
67
70
72
73
73
75

76
77
78
79
80
81
83
83
84
85
86
86
87
88
88
89
90
91
91
94
94
95


……………… … … ……………………………
C ƣơ
……………… ………………… … ......

……………………………………………
1.2. ớ

-keto -L…………………….….........
1.2.1. M ố
-keto-L………………
Q

acid 2-keto-L……………........
3 P
ester hóa ……………………………………………… ..
3 Đặ ể
ester…………………………… ...
3
ơ
ester hóa……………………………
33


ester
………… ..
3 P
ester
ú
ị ể… ……… ……

ị ể……………………………………………

…………………………………
1.4.2. Xú
z
(SO42-/ZrO2)… ……… .… …
3 Xú


ơ ở PA … …...………………
ƣơ

…………………………….… ………
Tổ
ú
……………………………………… . ………
Tổ
ú
………… … ……
Tổ
ú
zirconi
………...……… … ...
2.2.3. Tổ
ú

ơ ở
……………………… …...……………………
ơ

ú
……………………
P ơ
(T A – DTA)………………
2.2.2. Ph ơ
ễ ạ X (XRD)… …………..……
2.2.3. P ơ


ạ (IR)… …………..…… .
P ơ

(S M)… ………...…….....
P ơ

(T M)……………..
P ơ


X ( DX)…… .........
2.2.7. Ph ơ

ơ ( T) …
P ơ

(AAS)……… …… ..
9 P ơ
ố , ,N,S,O……………..
2.2.9. P ơ
g
N 3
ơ
(TPD- NH3)……………………………………………………… .

9

1
4
4

6
6
7
9
9
9
10
11
12
12
17
19
29
29
29
29
31
32
32
33
35
36
37
37
37
40
41
41



P ơ
NH3.................................................
2.3.
uá trình
ẩ ………… …………
2.3.1. Q
…………………………………… …
3 Q
……………………………..……… ..
2.3.3. T
………………………………………
ơ
ẩ …………………………....
P ơ
ắ ý ỏ
( PL )…… ……
13
2
P ơ



C (13C-NMR)..
ƣơ
K
…………………………
3.1. Xúc tác carbon
…………………………………… ...
3.1.1. Đặ
ý

ú
carbon
…..
3.1.2. H ạ
ú
T- ester
2-KL A………………………………… ...................................
3.2. Xúc tác zirconi
………………………………...………
3.2.1. Đặ
ý
Z O(O )2…………… ......
3.2.2. Đặ
ý
ú
zirconi sulfat hóa ……..
3 3

ú
SO42-/ZnO2…… …… …
3 3 Xú

ơ ở PA…………………………… …
3 3 Tổ

ú
…………… ...
3.3.2. Nghiê
ester
-KL A ớ methanol

ú
K2,25H0,75…………………………………………………
3 N
-keto-L-gulonat...............
3.4.1.

…………… .........................................
3

………………...…………….........
3 3 P
ú

............
3 T
ẩ ……...
3
A

.............
3
T
…………………… .....
3 3 Đ

………………
K
…………………………………………………………

Ƣ


…………

………… ......................
K
Ã
Ố…
K
…………………… ……………………..

10

43
44
44
44
45
45
45
46
47
47
47
50
51
51
53
56
60
60

77
84
84
88
90
92
92
93
93
98
100
101
102
104


, ò

Acid Lố



,

, ặ

,




ỞV

80000

N

,

,

,

ơ



ể ò
A

-

( -KL A)

-L-





M





ơ





-KL A






ể ạ

,


vitamin C









methyl 2-keto-L-

ú

acid H2SO4 T



ò





,

ú

N
ú










3R (Reduction, Recycling and Reuse - L ạ
) T

,




,





ạ ở
(

- ắ ),
3

ú

ú

(



,


ắ - ỏ



-

) N


Ư
(ở




ơ



,

các




,T








ò

(

,

ị,



T



ú

Quá trình ester



-KL A



ú
ú




- ắ )





,

ò




,

ú






) ể ạ

1

ạ ở


,



ạ ở









,

ơ ,



% Đ





ũ

ơ






ĩ

Q

ẽ ơ



T

ọ ọ

, ú
,







ncol, ankyl hóa,... M

ester hóa,



acid





ơ



HCl, acid p-sulfonic toluen… Tuy nhiên HPA
(< 15 m2 )





ị ò

,
Dị







ý











ú



ể ù

,


cho

ester

ú

,z

,





-KLGA ớ

,


ơ

D

ú

,



ú

ố ặ

ú

ơ
ú


-KL A ẽ

ù


ú




acid



ơ ở

ú

- Tổ



n



,

-








Để






,

2-keto-L-gulonic



acid ắ

S O2-Al2O3, H3PO4/SiO2, zeolit HX và HY và các acid vô

2SO4,

V

c

-phosphotungstic, H3PW12O40 ( PA)
,

acid là




ú

acid



ơ





ú
ú

ù
-KLGA.

2




- Tổ


z


V

xúc tác zirconi sulfat hóa

N



tinh

ú

2-KLGA.
-N



ú





ơ ở




-


ú
-K




ú

-KL A ớ

ù


-X

-

ú

-L-




.

3

methyl



C ƣơ

1.

Ơ Ƣ

1.1

,

V


Ở ĩ

,

,



z

( ạ

)


ơ




S

T


)

,

,

ơ

ể ,




,



, ơ



V











(canxi







,

V


93



, ặ

,


Reichstein vào



vitamin C

ạ acid oxalic,...T








,

)

ủ acid ascorbic

,

vitamin C

ơ

( ạ



ơ



ở Szent Gyorgyi.

t ứ

V


[1-7 V

Acid dehid

Hình 1.1. ô



,


9



,

ỏ , ặ


Acid



T

93 ,



R

4



ò





P

Sorbitol

Sorbitol

L- sorbose


L- sorbose

DiacetonL- sorbose

Acid 2KLG

DAKS

Est ủ KLG

L-ascorbic

L-ascorbic

ơ

R
ơ

N

P

tein

ơ

v 2 p ƣơ


9 9,


p áp t

p vitamin C



V

ọ T

Q ố





C




L-



,
,


Pseudomonas

ể ạ


N

9





ẩ Bacillus acid gulonic
-KL A,



,


,

D


N



9

ắ K
,



-KL A ằ





N
5

9

,N

D




T






T

9



,



-KL A ằ








T

ớ T

Q ố P

Q ố


R



ơ



ớ,



T

ù



R




(genetically modified organisms - GMOs). H
%
S

ơ



,



Reichstein

ơ,




ơ

ơ




,





,



ơ

ơ


, ặ


ởT

Q ố ,N


L-

5

,

Q ố ,Đ ,



(

P

ơ

): L

D-

L-sorbose thành 2-KLGA, ester hoá 2-


KLGA ằ




vòng (lacton hoá) và tr

,

ú

,





ù

acid L-ascorbic.

ACID 2-KETO-L-GULONIC
ts t
P
ơ


– OO ,

2-KLGA


–OH (
acid

t ủ acid 2-keto-L-gulonic
) D



, 2-KLGA


ạ h ạ

=O


,




6

base và

ố,

,






ớ (xúc tác H+),…

ester và

her
tv t

1.1.

ơ


-KLGA
OH OH O



OH
OH OH O

K ố

194,14

Đặ


ý
M





M

Mùi

Không mùi

Để

159°C -162°C

uá tr

t

p acid 2-keto-L-gulonic

T

ể ổ
L-

-KL A



HO

OH

men

OH

HO

CH2OH

L-sorbose

L-sorbosone

Q

ếs

tổ

men

t

p -K

H


H

OH

HO

H

CH2OH

ơ

HO

H

H

H

1.2.2.1. Cơ

O

O

H

HO


COOH

CHO

O

H

ơ

Đ

CH2OH

HO



H
CH2OH

acid
acid 2-keto-L-glulonic
2-keto-L-gulonic

t

-sorbose


ợ 2-KLGA từ L-sorbose



-KL A

L-

ò
Q



-KL A

enzym sorbosone dehydrogenase (SNDH).

7




T








L-

, L-



z



L-

,

-KL A ở

L-

z

L-sorbosone

R

dehydrog

z
,






L-



D

sinh ra enzym Lọ

,



N

ò






z



-KL A


-KLGA

thành acid L-idonic [8].
1.2.2.2. ì

ì

ê

ứu qu trì



e s

tổ

ợ 2-KLGA

từ L-sorbose
ơ




ơ


-KL A


-KL A

úý


Đ

ũ




,
o

%,

C  40oC

,  7,5. Trong môi

,
carbon,

ơ






%

L-

acid ữ

)

,




ọ (R



ơ,



ơ,

,


acid pantothenic, biotin, thiamine,

riboflavine,...[9]
Q




-KL A

L-








Lana Amine Nassif [10]

8






-KL A
-KL A


T



,

I


N

3
[11]

Pseudogluconobacter saccharoketogens riêng

K



2-KL A ạ


-KL A

N

Các nhà nghiên
L-

ò

ặ Pseudomonas




T



,

,

2-KL A

,

 90 g/l.





Acetobacter, Bacterium
-KL A

,

Gluconobacter



99 , Y


[12]



Bacillus megaterium và

Gluconobacter DSM



K

Đ



%

-KL A ạ

%,



ò





1.3.

ESTER
ủ p

P



ester
ị ,

ester

,







ở ạ




V







ặ ở

ữ , ố


,




N



,

,ở



ester






ơ

ủ p



ơ

c a ph n ng ester hóa dùng xúc tác acid x y ra theo các

ester hóa



9


: Acid carboxylic ẽ

ú



acid,



S




ơ

Đ

acid carboxylic.

ơ

carbon ị

ở ặ

ancol.
3 T



4: Proton ị

(

á y ut
L



ƣ





ú

)

p




ester



ancol T
,

ancol
- 0,67 mol ester

ancol

- 0,60 mol ester

ancol

- 0,05 mol ester

ancol


N

,






3




N

, ể



ơ


ẩ ,



,


T



ester











ũ

ổ,




ổ T


,


(


ester



ester ơ



ơ )

Vớ
, ò

10




K


ơ




ú









M


ester
)

P


(









ù
,

ester


ể ạ

,








ú









, ú

,





ũ



s

ester

x



, ú



ơ ở

ơ

ạ,



H2SO4 [13-15]. P

t

ú


ú


ester



[16]

ester hóa acid acetic ớ


J



V


ơ





ú
ú

W




methyl 2-keto-L-



(


ú





ố ị



ố ằ









2-KLGA

ơ



11



-KL A

thành acid ascorbic. Oklobdzija [21]
ester

1-C10



á trình ester


9 %)



[19]



[20]


ù


acid ắ

D

Amberlyst-15

-KL A

[18]




ơ

A

,

[17]

-KL A



g




-KL A ằ

ester

acid

acid

A

xúc tác là nh



acid

ũ



ú

acid


ắ . Tang [22]


trên xúc tác
Mặ


ù



-KL A ớ methanol

ester
D



, ú

ố ị



( ị

ú




o



ị ạ

ơ




)



siêu acid ị

ú





,



ú

ú

1.4.

SIÊU ACID



r

su

Trong ố

t

ú

acid ị

ể, ú

ơ ở carbon sulfonat


ữ acid acetic ớ ethanol,

acid



ester

ữ acid acetic ớ

(acid palmitic, acid caprylic hay acid

acid


)

-

(triaceti ,

) ớ

methanol. Xúc tác trên ơ ở carbon sulfonat hóa




ơ



ú

ester hóa
Xiao-Yan Liu

[23]









acid ị



ú

z





ú

ester
hóa acid ớ



N

,
ũ

ớ các xúc tác acid ắ

Nafion NR50 và Amberlyst-


-benzene-

acid H3PO2 làm tác nhân
-SO3

2










A -SO3

ơ ,

ớ carbon




.

carbon sulfonat

z




K

ơ



ằ ,S

ữ acid acetic ớ ancol ethylic,
A -SO3 ( %)
12

ơ







Amberlyst-15 ( %),



ơ

AC-SO3


ớ A


nhiên, AC-SO3
ơ



ú



ú

ơ


,





ơ

ơ






ester hóa

carbon

acid hexanoic hay acid




carbon

-15 (4,60 mmol/g). Tuy



ú

acid


-SO3H trong

A -SO3



ũ






hóm -SO3
T

M

K

sulfonat hóa (AC-SO3 )


[24], xúc tác carbon

ú





Z






(


2



), sau



,

3- 3K



ù



ú





ú

carbon hóa,
2





carbon



3K





, ú


t

ũ
z

ũ







ú



Z

(ở 373K), tuy nhiên



carbon sulfonat hóa

ị ạ

K
ò

2






Feng Peng ù

ú

ú

phép carbon
các xúc tác carbon




acid

,

ú

ú








3K


acid acetic (ở 3 3K),

acid N
z l

ơ

carbon ố


ester





carbon




ú






ú


carbon, cho
ở acid, trong khi


[25]

carbon ớ

acid sulfo

13




ữ acid sulfuric ặ

ớ carbon



ú

acid

,



tro

ester

ũ



ú






“acid ỏ


NT

)


ở3



2SO4

ú
K

% ( ơ

9




3






ú

NT

ú

2SO4



acid ắ

H
, ú

.

M

ù
ú



[26]



carbon


h sulfonat
,

D-



ú

N



ú



carbon

SA -13 hay H2SO4,



ơ

ú


acid

ester hóa các
(

)

hay acid
(

-ester hóa

,



) ớ methanol.


-ester

ớ methanol, xúc tác carbon



ú
,
ơ

(65

ò



T
3

Tố

A -H2SO4 (20 mmol.min-1.g-1)

ú

ọ ,

ổ,

X



ũ

hay HNO3-CNTs (18 mmol.min-1.g-1) Mặ





ữ methanol và acid acetic trong 1


mmol.min-1.g-1) ớ




hóm -SO3H có trong

cetat ớ

Đố







xúc tác



ú

ù

acid

) S


,

carbon

3,





K

acid -SO3

ester

,





N

o

(






carbon



ơ


ơ

ớ acid sulfuric trong chu trình 1



ị TOF

ú


14


(
ơ




ú


)
N


SAC- 3 S

ơ
ú



ú







,

acid carbon









,



T

ng

ú




ú



o



V



ú




ơ



lên trong pha


ester hóa acid acetic. Mặ

1

, ằ

H-NMR và




ú

,




ò

hydrocarbon thơ

,


,
-SO3 , ặ


õ

và trans-ester

ú





ester hóa



ũ





ú


ú










i


Titantian Li

.



[27]

ú

ằng quá trình sulfonat hóa thân

carbon



acid ắ





ớ methanol,

ester hóa acid

ù

ũ




òng carbon
nhóm acid sulfuric N


,

carbon
ú


ớ 9 %

ester
ở 333K ớ

2,64 mmol/g.


(



)

ú


ú

carbon
%,

methanol/acid oleic = 7/1. Trong khi, ở cùng
, ú

ơ

ạ A

15

-1


×