四羧基酞菁的制备表征及其催化性能的研究(2)
3.4 研究内容.15
4 结果与讨论..16
4.1 催化剂的表征16
4.2 2,9,16,23-四取代酞菁钴催化剂催化烯烃氧化反应的结果与讨论.18
4.2.1 标准曲线的绘制18
4.2.2 催化反应条件的确定..22
5 反应机理.25
6 结论..26
致谢.27
参考文献28
附录.32
1 课题背景
目前，环境问题已成为国际社会关注的焦点之一。因此，相关的绿色化学应运而生，与此相关的各种绿色化学合成方法、工艺倍受人们的关注[1]。面对我国日益严重的环境问题，绿色氧化方法是从源头解决环境污染问题的方法。避免、不用或少用对生态环境有害、有毒的原料、溶剂、试剂以及催化剂；不产生有害、有毒或难分解能富集的产品和副产品，力求化学反应具有“原子经济性”、废物零排放和环境零污染。碳氢化合物的氧化是有机合成和工业使用的重要方法，氧化过程百分之九十是催化氧化过程。
目前使用的催化体系主要有两种：一种是传统的化学催化，一种是自然界酶催化。化学催化与酶催化相比，不仅反应条件剧烈，而且有很多副反应，从而导致产物的产率和选择性比较低，同时造成很高的能源消耗和大量资源浪费，还存在对生产设备腐蚀和环境污染等问题。烃类物质的C—H键具有相当的惰性，要C—H键断裂和C—O键的形成，发生氧化，需要活化氧分子。在大多数的情况下，这是需要高温高压条件的，同时又有可能发生自由基退化支链反应，生成很多副产物。这就使得传统化学催化氧化法在碳氢化合物催化氧化方面受到很多限制[2]。通过空气中的分子氧选择氧化各种碳氢化合物绿色合成高新精细化学品，一直是工业生产中亟需解决的重要问题。自然界中的酶，经过几十万年进化，具有高效、催化条件温和、能专一催化某一类反应的特点。但我们可以看到生物酶绝大多数对热敏感，稳定性、耐酸碱性很差并且来源也很有限。通过对酶的活性部位分析检测，确定其结构并对其催化反应的过程模拟，就很有可能找到合适的路径合成相关产品。这个过程就是仿生催化。
卟啉化合物广泛存在于自然界中，与生命科学息息相关，对生命的活动发挥着重要的作用，是构成叶绿素、血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶等相关酶，以及一系列具有重要生理活性的物质的骨架，是生理活动的活性中心[3]。他们在生命过程中，对氧的传递、贮存、活化和光合作用起到重要的作用。近年来，卟啉化学日益成为生物化学[4]、医学[5-6]、分析化学[7]、光物理与化学[8]、材料科学[9]研究的热点之一。因此，国内外对金属卟啉化合物研究非常活跃。其中最引人注目的是天然卟啉化合物作为辅基或辅因子包含在载体中作为催化剂催化反应。由于天然产物比较难提取，所以可以通过设计合成一些具有类似卟啉结构的化合物，从催化基团和功能上模拟生物氧化酶，在比较温和的条件下活化分子氧，并实现烃类的催化氧化。
酞菁类化合物与卟啉有着非常类似的化学结构，但是酞菁类化合物的一个缺点是在普通溶剂（水、乙醇）中溶解度不大。改变酞菁苯环上的结构，增加水溶性基团，如羧基、磺酸基，可以改变酞菁在水中的溶解度，甚至变为水溶性酞菁。
烯烃环氧化物含有两个碳原子和一个氧原子组成的三元环结构，它作为重要的有机合成中间体，可以通过区域选择性开环反应很容易地转化为其它的目标化合物，被广泛应用于石油化工、精细化工、有机合成、制药等领域[1]。环氧化物在工业化生产和有机合成方面的广泛应用使之在国民经济中有着十分重要的地位。然而，目前环氧化物的生产方法大多存在能耗大、副产物多、腐蚀设备和对环境污染严重等问题。因此，在环氧化物的生产方面，探索新的环境友好性催化环氧化方法，使用绿色环保的氧化剂和高效稳定的多相环氧化催化剂尤为重要。下面是目前工业上和实验室研究中生产环氧化物的方法。