[00151076]二羟基丙酮的绿色化生产及其开发利用

本项目属于绿色化学的前沿研究领域,涉及多相催化、能源化学与环境催化等相关领域。 二羟基丙酮（DHA）是一种水溶性的酮糖,具有生物可降解性,可食用且对人体和环境无毒害,近年来广泛用于化妆品,化学合成中间体,功能性添加剂等领域。国外生产DHA的传统方法主要是微生物发酵法,以甘油为原料,通过甘油脱氢酶的作用将之转化为DHA,但微生物菌株但菌种昂贵,不易储存,且产物分离提纯工艺繁琐,“三废”排放严重。直接催化氧化法是在催化剂和氧化剂的作用下,通过氧化反应将甘油转化为DHA的方法;但在目前的报道中,多采用昂贵的贵金属为催化剂,反应中的甘油浓度不可过高,且反应体系要加入一定的酸或碱,故其工业化应用难以推广。 目前,国内生产二羟基丙酮的企业较少,它的市场价格约为12～13万元/吨;国内二羟基丙酮的需求接近6000吨/年左右,70％是用于医药中间体,30％用于化妆品,但目前国内年产量不足300吨,供不应求;国际上二羟基丙酮的市场很大,每年销量约为3万吨,销售额3～6亿美元。 本项目利用廉价的过渡金属催化剂催化氧化甘油制备二羟基丙酮,不仅克服了微生物生产法的产率低,分离提纯困难,成本高等诸多缺点;而且可简化生产工艺流程,降低污染物排放,生产出高品质的二羟基丙酮。具体优势如下： 关键技术：本项目在生产过程中,以高浓度甘油为原料（50～100%）,以环保型的双氧水为氧化剂,以中性的水溶液为反应体系,以廉价的可重复使用的固体材料为催化剂,已经在关键技术上取得了突破性的进展。 技术创新点：本项目在世界范围内率先使用固体可循环催化剂在水溶液中实现从甘油到二羟基丙酮的产业化生产。 技术鉴定情况：本项目前期的工作为国家自然科学基金项目（2011.1～2013.12）,完成甘油选择性氧化生成二羟基丙酮的基础研究工作,且在江苏省自然科学基金和企业横向委托项目的资助下,顺利完成了产品的工业化生产和市场推广。 环保评价：本项目采用高活性的固体催化剂和中性反应体系;催化剂主要组成为廉价的过渡金属,且可循环使用;氧化剂为双氧水,在反应后生成水,因此没有废酸、碱等有害物质排放,属于绿色环保型项目。 本项目已申请国家发明专利20项,授权6项、实用新型专利授权16项;发表相关论文21篇,其中SCI 17篇,EI 4篇。本项目研究成果已在南京凯托思环境科技有限公司、宜兴市中碳科技有限公司等多家企业得到应用,取得了显著的经济效益和社会效益。 本项目将廉价甘油（生物柴油的副产物）转化为高附加值的DHA,这势必推动生物柴油产业的发展。此外,本项目也为碳纤维和金属表面处理剂开发了新型功能性添加剂,进一步开拓了二羟基丙酮的应用领域。