Entwicklung von heterogenen Katalysatoren zur selektiven Direktoxidation von L-Sorbose

Die industrielle Produktion von Vitamin C nach dem Reichstein-Grüssner-Prozess schließt die indirekte mehrstufige Umwandlung von L-Sorbose in 2-Keto-L-gulonsäure ein, was die Verwendung von Schutzgruppen erfordert. Die vorliegende Studie untersucht eine potentielle alternative Route der katalytischen Direktoxidation, um 2-Keto-L-gulonsäure aus L-Sorbose in wässriger Lösung unter Verwendung von Sauerstoff als Oxidationsmittel zu erhalten. Das Ziel dieser Arbeit war Entwicklung eines effektiven heterogenen auf Gold basierenden Katalysators für diese Anwendung und Erreichen der maximalen Selektivität, Aktivität und Katalysatorstabilität, wobei die Selektivität der Bildung der 2-Keto-L-gulonsäure das wichtigste Kriterium war. Eine umfassende Untersuchung verschiedener Einflussparameter bezüglich der Katalysatorzusammensetzung, Katalysatorpräparationsbedingungen und Reaktionsbedingungen der Oxidation der L-Sorbose zeigte deren Bedeutung für die Ergebnisse der katalytischen Reaktion. Bimetallkatalysatoren mit Gold und Platin als aktive Komponenten auf einem inerten anorganischen Träger wie Aluminium- oder Ceroxid lieferten das beste Verhalten und waren den entsprechenden Monometallkatalysatoren insbesondere hinsichtlich der Aktivität überlegen. Das Verhältnis von Gold und Platin und der Edelmetallgehalt spielten ebenfalls eine große Rolle beim Erreichen einer hohen Selektivität und Aktivität. Weiterhin wurden die Eigenschaften der resultierenden Katalysatoren durch die Katalysatorpräparationsbedingungen, vor allem durch die Wahl einer geeigneten Präparationsmethode und die Bedingungen der reduktiven Katalysatoraktivierung, stark beeinflusst. Die Untersuchung des Einflusses der Reaktionsbedingungen zeigte, dass niedrige Sauerstoffkonzentrationen und ein hohes Mengenverhältnis zwischen Sorbose und Katalysator zu einer signifikanten Verbesserung der Selektivität und somit auch der Gesamtausbeute an Produkt führten.