2.5 催化木质纤维素及其衍生碳水化合物转化制备乳酸（酯）的原理

2.5.1 乳酸简介

乳酸（lactic acid）是一种重要的碳水化合物衍生α-羟基酸，可以用于制备可生物降解的高分子聚乳酸，或作为原料制备多种精细化学品[185,186]。如图2-13所示，乳酸可经脱水反应得到乙醛、丙烯酸、2,3-戊二酮，经加氢反应则得到1,2-丙二醇，经氧化反应可以得到丙酮酸，或经酯化反应得到乳酸酯、丙交酯、聚乳酸等[2,187,188]。这些乳酸衍生物可以作为有机化工原料或者聚酯单体用于生产可再生精细化学品、有机溶剂和高聚物。聚乳酸是一种脂肪族聚酯和生物相容性热塑性材料，是目前最有发展前景和最受欢迎的材料，被认为是“绿色”环保材料，可用于药物控制释放、植入性复合材料、骨固定部件、包装和纸张涂层、农药和肥料缓释系统、堆肥袋等。

图2-13　乳酸为原料制备的化学品[73,185]

目前工业上采用生物发酵的方法生产乳酸，该方法只能采用葡萄糖、淀粉作为原料，而不能采用廉价且在自然界中广泛存在的木质纤维素作为原料。近年的研究发现，通过化学催化的方法能够将纤维素甚至是木质纤维素原料高选择性地转化为乳酸（酯）。由于乳酸作为平台化学品的广泛用途，国内外研究人员对通过化学催化转化碳水化合物制备乳酸（酯）开展了大量的研究，开发了诸多高效的催化反应体系。本章主要对化学催化碳水化合物制备乳酸（酯）的研究进行论述，不涉及生物发酵法制备乳酸的研究。