烃类亚甲基的催化氧化研究

【摘要】： 烃类催化氧化在石油、化工领域具有重要的研究价值与地位,而烃类亚甲基氧化研究作为其重要组成部分,具有重要的学术与应用价值。根据仿生催化原理,模拟生物酶活性中心与酶的微观环境,设计高效的仿生催化剂体系,实现温和条件下分子氧对烃类的直接氧化,是一个非常有意义和挑战性的难题。 本文开发了一种由氯代高铁原卟啉(Hemin)、N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)组成的仿生复合催化体系,该体系利用简单金属卟啉化合物对酶的活性中心进行模拟,实现了温和条件下不使用计量还原剂的仿生催化循环。该体系在乙苯氧化探针反应中,表现出高活性与高选择性。373 K,0.3 MPa O2压力下反应9小时,乙苯转化率达到90.3%,苯乙酮选择性为94.3%。 本文研究开发了邻菲罗啉络铁高氯酸盐/NHPI体系,该体系在温和条件下催化乙苯氧化与目前已报道的最佳乙苯氧化结果相当。333 K,0.3 MPa O2,反应9小时,乙苯转化率达到90.2%,苯乙酮选择性为98.8%。 合成了Co/SBA-15催化剂,引入的Co(II)组分在孔道内高度分散,并完全以二价、四配位形式存在。通过各种表征,未发现体相的四氧化三钴、八配位的Co(II)以及Co(III)的存在。利用Co/SBA-15对乙苯、环己烷的液相氧化进行研究,取得远高于均相Co(OAc)2和Co3O4催化剂的结果。二价、四配位Co(II)活性中心,能够高效分解中间产物烃基过氧化氢,促进反应进行。 本文将金属卟啉引入SBA-15孔道内,对酶活性中心微环境的模拟进行探索。N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷修饰孔道,反应受到抑制,这可能是氨基与金属中心进行配位,使金属中心的氧化还原性质发生了改变。