8-羟基喹啉氧钒、铁和锰配合物的制备及其催化选择氧化反应的研究

摘要

烷烃氧化，硫醚的氧化以及烯烃环氧化反应都是重要的有机氧化反应类型，因为它们的反应产物都是有机合成中重要的中间体。用于这样一些有机物选择性氧化反应的催化剂种类很多，其中以过渡金属催化剂最引人注目。同时从原子经济以及环境友好的角度出发，双氧水是较理想的终端氧化剂。用H2O2与廉价的过渡金属配合物相结合的氧化体系，在廉价大规模生产和合成上具有重要的意义。为了这一目标的实现，我们设计并合成了一系列的8-羟基喹啉氧钒，铁和锰配合物，并考察了其在双氧水氧化环己烷，硫醚以及环己烯反应过程中的催化效果。
　　 1)合成了一系列的8-羟基喹啉氧钒(Ⅳ)配合物，并用红外、固体紫外、热分析对它们进行了表征。同时考察了其在H2O2氧化环己烷反应中的催化性能，研究了配体取代基效应，优化了反应条件，当反应温度为75℃，n底∶n双氧水=1∶1，使用0.4 mol％的5-氯-8-羟基喹啉氧钒作催化剂时，反应转化率达到20％，反应产物为环己醇及环己酮，此外还推测了催化反应机理。
　　 2)合成了一系列的六齿配位的8-羟基喹啉铁配合物并分别从红外、紫外、铁含量测定等多个方面对催化剂进行了详细的表征。开展了以普通8-羟基喹啉铁(Ⅲ)催化硫醚氧化的研究，实现了无有机溶剂下催化双氧水选择氧化各类硫醚制亚砜的原子经济型反应；此外也运用紫外了监控，对本体系的催化机理进行了探讨，我们提出了一条可能的硫醚氧化路径：首先，在与双氧水作用下，催化剂的一个Fe-O键被打开形成一个带有氢键的中间体，该中间体再发生异裂，形成高价的Q3FeⅣ=O中间体，再直接氧化硫醚产生亚砜，同时催化剂得以还原。
　　 3)设计使用三苯甲酰纤维素酯作载体，制备了一系列的负载型的8-羟基喹啉锰催化剂，并采用红外、固体紫外对它们进行有效的表征。发现Q3MnⅢ配合物能够均匀、牢固地嵌入三苯甲酰纤维素酯载体中，制备的负载型催化剂在催化环己烯与双氧水的环氧化中显示出与未负载的Q3MnⅢ同样优异的催化性能，而且易回收且能重复使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1前言

1.2环己烷选择性氧化反应制备环己醇环己酮研究进展

1.2.1硼系列催化体系

1.2.2铁系列催化体系

1.2.3钛系列催化体系

1.2.4 Cr、Co、Mn催化体系

1.2.5 Cu催化体系

1.3硫醚催化氧化研究进展

1.3.1分子氧体系

1.3.2硝酸硝酸盐体系

1.3.3卤素体系

1.3.4过氧化物氧化法

1.4环己烯多相催化环氧化研究进展

1.4.1分子筛催化剂

1.4.2固载型金属催化剂

1.5总结与展望

第二章 8-羟基喹啉氧钒(Ⅳ)配合物的制备及催化双氧水选择氧化环己烷

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1仪器和试剂

2.2.2催化剂的制备

2.2.3催化剂的表征

2.2.4催化环己烷氧化反应

2.3结果与讨论

2.3.1催化剂的表征

2.3.2催化环己烷氧化反应

2.4催化环己烷氧化反应机理研究

2.4.1 8-羟基喹啉氧钒催化环己烷氧化反应的紫外监控

2.4.2 8-羟基喹啉氧钒催化环己烷氧化反应可能机理推测

2.5小结

第三章 8-羟基喹啉铁(Ⅲ)催化剂的合成及催化双氧水氧化硫醚反应

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1仪器和试剂

3.2.2催化剂的制备

3.2.3催化剂铁含量的测定

3.2.4催化剂的表征

3.2.5催化硫醚氧化反应

3.3结果与讨论

3.3.1催化剂的表征

3.3.2催化硫醚氧化反应

3.4催化硫醚氧化反应机理研究

3.4.1硫醚氧化反应的紫外监控

3.4.2催化硫醚氧化反应机理的推测

3.5小结

第四章 纤维素酯负载8-羟喹啉锰(Ⅲ)类配合物的制备及其催化烯烃环氧化反应的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1仪器和试剂

4.2.2三苯甲酰纤维素酯负载8-羟基喹啉锰(Ⅲ)配合物的制备

4.2.3催化剂的表征

4.2.4催化烯烃环氧化反应

4.3结果与讨论

4.3.1 各Q3MnⅢ催化剂(a-e)的表征结果

4.3.2 负载型催化剂Q3MnⅢ／CTB(a-e)的表征结果

4.3.3催化苯乙烯环氧化反应

4.3.4催化环己烯环氧化反应

4.4小结

结论

参考文献

附录1：研究生期间发表的论文

致谢