四羧基酞菁的制备表征及其催化性能的研究(7)
5 反应机理
根据Nam等对醛作用下环己烯的环氧化机理的研究，以及Angelescu和Hbber研究了关于过渡金属配合物催化剂催化下，以异丁醛-氧气为氧化体系对环己烯环氧化机理以及环氧苯乙烷的研究，我们认为Co2+Pc催化分子氧氧化3-蒈烯的机理如图所示，首先醛吸附在催化剂钴的表面生成异丁醛自由基，同时Co2+失去一个质子变为Co+；然后异丁醛自由基与氧气反应生成过氧异丁酸自由基；随着此酰基过氧化物自由基的离去，Co2+Pc催化剂得到再生；然后酰基过氧化物自由基得到一个H+而生成过氧化异丁酸；一方面该过氧化异丁酸直接与3-蒈烯反应得到α-环氧蒈烷和异丁酸，另一方面该过氧化异丁酸与Co2+Pc结合生成一个强的氧化剂PcCo4+=O和异丁酸；该强氧化剂与3-蒈烯作用生成α-环氧蒈烷，同时得到Co2+Pc。
6 结论
本论文通过制备合成四羧基酞菁钴，并以此为催化剂探究在氧气为氧源的环境下催化烯烃氧化反应的各项最优条件：反应时间的选择，共还原剂与烯烃比例的选择，催化剂用量的选择，及其对不同烯烃催化环氧化反应的影响。
实验所制备的四羧基酞菁钴通过使用特征红外光谱，紫外-可见光光谱确认，本次研究所得物质为四羧基酞菁钴。
将得到的四羧基酞菁钴作为催化剂催化烯烃的氧化反应，并使用气相色谱仪进行跟踪观察反应进行情况，得到如下结论：
（1）以四羧基酞菁钴为催化剂，异丁醛为助催化剂，选用烯烃作为底物，使用合适的有机溶剂，催化剂的最佳使用量为0.06g。
（2）以四羧基酞菁钴为催化剂，用量为0.06g，异丁醛为助催化剂，选用烯烃作为底物，使用合适的有机溶剂，反应时间选择8小时。
（3）以四羧基酞菁钴为催化剂，用量为0.06g，使用合适的有机溶剂，选择醛烯比为2:1时氧化效果最佳。
（4）四羧基酞菁钴作为催化剂催化不同烯烃的氧化反应，根据底物不同反映效果存在明显差异。
另外，通过实验检测发现，随着反应时间的增加，在部分烯烃的氧化反应后期除了氧化产生环氧产物，醛类产物，酮类产物之外还会有少量的酸类产物。
综上所述，合成四羧基金属酞菁钴并以氧气为氧源，以异丁醛为助催化剂和引发剂的催化体系在烯烃中催化氧化，采用0.06g催化剂，反应中烯醛比满足1:2，反应8h对烯烃的环氧化可以达到最佳效果。