王石维， 王启宝

(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院， 北京 100083)

随着煤、石油和天然气等化石燃料利用所带来的环境问题日渐受到关注，替代资源的研究逐渐增多[1]。由于自然界中生物质可再生并大量存在，其替代化石资源被认为是实现可持续发展的关键[2]。全球每年产生的生物质含碳大约为1 000亿吨，大部分是糖类，如蔗糖、淀粉和纤维素[3]。生物质糖类可以经水解转化为葡萄糖，进一步转化为高附加值的化学品[4]，如5-羟甲基糠醛(HMF)[5]、乙酰丙酸(LA)[6]、γ-戊内酯(GVL)[7]和乳酸[8]。乳酸是重要的生物质衍生平台化合物，可以经过催化选择性转化为绿色溶剂、精细化学品、通用化学品、燃料前驱体，也可以作为生物可降解聚乳酸的前驱体。工业上生产乳酸主要是通过糖类发酵，然而生物法存在生产成本高、流程复杂、空速低、提纯困难等缺点[9]。近十几年来，化学催化法制备乳酸或乳酸酯的研究迅速增长[10]。自2005年Hayashi等[11]第一次报道锡卤化物催化糖转化制备乳酸酯之后，科学家们报道了多种均相催化剂，包括碱土金属氢氧化物[12-13]、过渡金属离子[14-15]、镧系的三氟甲基磺酸盐类Ln(OTf)3[16](镧系元素包括La、Sc、Yb等，统称在一起以Ln表示，下同)等。作为耐水型的路易斯酸，Ln(OTf)3可在水性体系中有效催化有机合成反应[17]。在非均相催化剂的研究方面，Janssen等[18]在2007年首次报道了非均相催化剂Y型沸石催化丙糖转化为乳酸酯。除此之外，固体酸[19-20]和负载型催化剂Zr-SBA-15[21]、Sn-MCM- 41[22]也被用于催化纤维素或葡萄糖转化为乳酸或乳酸酯。但是这些固体催化剂的催化效率均比较低，因此研制高催化活性的固相催化剂有着十分重要的意义。……