负载型Metal-salen催化剂的制备及其在苯甲醇选择性氧化中的催化性能

摘要

有机物选择性氧化是有机合成领域中的一个重要的课题，控制深度氧化、提高目标产物的选择性始终是具有挑战性的技术难题。过渡金属希夫碱配合物能模拟酶在温和条件下催化多种类型的化学反应，因而受到广泛重视。小分子希夫碱金属配合物容易发生分子间的二聚反应而失活，因此固载型希夫碱金属配合物越来越引起人们的广泛关注。
　　本文用NaY和MCM-41分子筛为载体，采用“瓶中造船法”和配位固载法固载希夫碱金属配合物，并用红外光谱、紫外光谱、XRD和热重分析对材料进行表征。以苯甲醇选择性氧化为探针反应，双氧水为氧化剂，考察中心金属离子、配体结构等因素对催化剂性能的影响。
　　一、希夫碱金属配合物的制备、表征及其催化性能
　　分别使用乙二胺、环己二胺、邻苯二胺与水杨醛缩合合成三种salen类希夫碱配体Salen、Salcyen、Salophen，并与Co、Cu、Mn、Cr四种不同过渡金属配位形成金属希夫碱配合物。结果表明，催化剂的活性主要依赖于活性中心金属离子的催化氧化能力，而受配体结构的影响较小。上述催化剂在有机相溶剂中催化苯甲醇氧化的转化率最高可达75％，但催化剂寿命很差，容易二聚而失活。
　　二、MCM-41介孔分子筛固载金属配合物的制备、表征及其催化性能
　　用γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的MCM-41作为载体，通过配位固载法以轴向配位的方式把金属配合物负载在MCM-41上。结果表明，负载后MCM-41的六方孔道结构基本保持完整，希夫碱金属配合物固载于MCM-41孔道内，不同金属离子催化剂活性顺序与金属配合物具有相同的趋势。上述催化剂在水相溶剂中催化苯甲醇氧化的转化率最高可达40.31%，对苯甲醛的选择性为100%，循环使用后活性有所降低，可能是因为配位键结合不够牢固，以致活性组分在反应过程中有所流失。
　　三、NaY分子筛固载金属配合物的制备、表征及其催化性能
　　用“瓶中造船法”将希夫碱金属配合物封装于Y型沸石分子筛的超笼中，考察不同溶剂、反应温度、反应时间、双氧水加入时间对催化剂性能的影响。结果表明，希夫碱金属配合物封装于分子筛超笼中，对分子筛的骨架结构没有影响，固载后催化剂的稳定性提高。当水作溶剂时，催化剂的活性顺序为Cu(Ⅱ)>Co(Ⅱ)>Cr(Ⅲ)>Mn(Ⅲ)，苯甲醇的最高转化率可达38.14%，对苯甲醛的选择性为100%；当水和甲苯两相作溶剂时，催化剂的活性顺序为Co(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅲ)>Mn(Ⅲ)，苯甲醇的最高转化率可达54.34%，对苯甲醛的选择性为100%，催化剂重复使用多次仍具有良好的催化性能。H2O2加入时间强烈影响催化性能，当H2O2先于底物加入到反应体系，催化剂活性急剧下降。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 Metal-salen配合物的研究背景

1.2 金属希夫碱配合物在催化领域中的应用

1.3 金属希夫碱配合物固载的方法

1.4 金属希夫碱配合物/分子筛复合材料的催化性能研究

1.5 本课题研究目的及研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验试剂与仪器

2.2 催化剂活性测试

2.3 色谱分析的条件

2.4 色谱数据计算方法

2.5 催化剂的表征方法

第三章 Metal-salen配合物催化剂的制备及其催化性能研究

3.1 前言

3.2 Metal-salen配合物的制备

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 配位固载法固载希夫碱金属配合物及其催化性能

4.1 前言

4.2 配位固载法制备负载催化剂

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 瓶中造船法固载希夫碱金属配合物及其催化性能

5.1 前言

5.2 瓶中造船法制备负载催化剂

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录攻读硕士期间发表的论文

致谢