金属卟啉的合成及其催化氧化对甲基异丙苯的研究

作     者：唐艳柳 

作者单位：中南民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴腊梅;佘远斌

授予年度：2015年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：金属卟啉 催化氧化 对甲基异丙苯 4-甲基苯乙酮 

摘      要：4-甲基苯乙酮、2-(4-甲基苯基)-2-丙醇、4-异丙基苯甲酸和4-异丙基苯甲醛等均为一类重要精细化工中间体,在香精香料、医药中间体行业被广泛应用。本论文前言部分先简述以上化合物的结构、应用及常用合成方法,并讨论几种不同方法存在的优点和缺点。其次介绍卟啉类催化剂的催化应用,以及金属卟啉在催化氧化烷基苯中的应用。第二部分,合成4种不同取代基(p-OCH3、p-Cl、p-NO2和p-H)的卟啉配体,分别与以Fe、Co、Mn三种金属离子配位形成系列金属卟啉。以合成的金属卟啉作为催化剂,对甲基异丙苯作为底物,在无溶剂条件下,探索催化剂种类、催化剂用量、反应温度、氧气压力和反应时间等因素对对甲基异丙苯氧化反应的影响。第三部分,采取GC添加标准样品方法进行定性分析;通过柱层析方法将反应混合液分离提纯,再通过核磁氢谱、碳谱、红外光谱等手段表征确认纯化产物结构。研究发现氧化产物有:4-异丙烯基甲苯(化合物1),4-甲基苯乙酮(化合物2),2-(4-甲基苯基)-丙-2-醇(化合物3),异丙苯过氧化物(化合物4),4-异丙基苯甲酸(化合物5),4-异丙基苯甲醛(化合物6),4-异丙基苯甲醇(化合物7)。此外,本论文根据GC监测的反应结果,对反应历程进行了进一步的研究。第四部分,经过初步的催化氧化研究发现Co卟啉的催化活性是最好的,在进行催化剂筛选时发现T(p-OCH3)PPCoCl和T(p-Cl)PPCoCl催化效果较好。实验结果表明,在无溶剂条件下,T(p-OCH3)PPCoCl对对甲基异丙苯进行催化氧化时,所需催化剂适宜浓度为0.3 mmol/L,氧气压力2.0 MPa,对甲基异丙苯0.06 mol,在反应温度90℃时,化合物3的选择性为40.5%,化合物4选择性为24.6%;在110℃时,化合物2的选择性为47.6%,化合物1的选择性达到25.4%。本论文首次采用无溶剂催化氧化对甲基异丙苯,通过控制反应条件可以有效合成所需的芳酮、芳醇及过氧化合物。与常规方法相比,所用合成方法催化剂用量极少,无需分离,绿色环保,减少成本,大大降低污染。