探究金属卟啉催化空气氧化碳氢化合物制备氢过氧化物的研究

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1、湖南大学硕士学位论文金属卟啉催化空气氧化碳氢化合物制备氢过氧化物的研究姓名：陶能烨申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：阳卫军20070525硕士学位论文摘要金属卟啉化合物具有细胞色素P450酶相似的生物功能，是研究最多的模拟酶体系之一。研究表明，金属卟啉在催化氧化烃类化合物时，容易得到醇、酮、酸等氧化产物；很少见到以有机氢过氧化物为目的产物的研究报道。本工作以金属卟啉为催化剂，以对孟烷和异丙苯为反应底物，对金属卟啉催化氧化对孟烷和异丙苯制备异丙苯过氧化氢和对孟烷过氧化氢的性能进行了研究。考察了催化剂种类、催化剂浓度、温度和空气流量等因素对氧化反应的影响。对反

2、应机理进行了探讨。实验结果表明，金属卟啉催化剂能显著地提高异丙苯过氧化氢和对孟烷过氧化氢的生成速率和产率，显著缩短到达最大过氧化物产率的时间，并保持较高的选择性。-5常压下，600ml/min空气流量，120℃反应温度，7.20×10mol/L的金属锰卟啉浓度，4-5h的反应时间是生成异丙苯过氧化氢比较合适的条件。更高浓度的金属卟啉、更长的反应时间、更高的反应温度均对反应不利。金属卟啉催化下，异丙苯氧化反应呈现零级反应的动力学特征，求得对氯锰卟啉催化下反应表观活化能3-14-0.50.5-1为E=11.40×10calmol,指前因子为Z=1.85×10mol·l

3、·s。-5金属卟啉催化空气氧化对孟烷时，常压，600ml/min空气流量，6.0×10mol/L的(p-Cl)TPPMnCl浓度下，120℃、4h左右的反应时间是生成对孟烷过氧化氢的适宜条件。当按一定的程序改变反应过程的温度，可以得到比恒温条件下更高的PMHP产率。如先在120℃反应4h，再降温到110℃继续反应4h，生成PMHP的含量为24.3％，显著高于120℃或110℃下直接反应8小时得到的PMHP产率。关键词:金属卟啉;催化氧化;异丙苯;对孟烷;动力学II金属卟啉催化空气氧化碳氢化合物制备氢过氧化物的研究AbstractMetalloporphyrins,

4、whichresembletheimportantenzymecytochromeP450structurally,areamongthemostheavilyinvestigatedenzyme-mimicsystems.Thoughpreviousworkshaveshownthathydrocarbonscanbeoxidizedtoproducealcohols,ketonesandacidsinthepresenceofmetalloporphyrins,producinghydroperoxidesdirectlyfromhydrocarbonswit

5、hmetalloporphyrincatalystsisstillrare.Forthisreason,inthiswork,weattemptedtheoxidationofp-menthaneandcumenetoproducep-menthanehydroperoxide(PMHP)andcumenehydroperoxide(CHP)withairinthepresenceofmetalloporphyrinsatatmosphericpressure.Differentfactorsinthereactionwerestudied,suchaseffec

6、tofvariousofmetalloporphyrinscatalysts,effectoftheconcentrationofthecatalyst,effectoftheflowrateofairandeffectofthetemperature.Andthereactionmechanismwasalsostudiedhere.Analysisofthedataobtainedshowedthatthereactionwasgreatlyimprovedbytheadditionofmetalloporphyrins,intermsofboththeyie

7、ldandformationrateofCHPwhilehighselectivitywasmaintained.AnefficientandselectiveprotocolfortheaerobicoxidationofcumenetoCHPcatalyzedbymetalloporphyrinsisreportedherein.Itwasdiscoveredthat4or5hourswastheoptimalreactiontimewhenthereactionwascatalyzedby-5(p-Cl)TPPMnCl(7.20×10mol/L)at120℃

8、witht