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对二甲苯液相催化氧化是一类重要的工业生产过程,其氧化产物对苯二甲酸是重要的聚酯生产原料,而另一产物对甲基苯甲酸亦是重要的精细化工产品,在医药、感光材料、有机颜料等行业中有广泛应用。目前传统的对二甲苯催化氧化制备对甲基苯甲酸和对苯二甲酸的工艺生产方式局限于环境和能源危机的压力急需寻求改革,开发绿色氧化剂及催化剂体系替代现有的生产工艺的要求日益迫切。近年来,作为模拟生命体内细胞色素P-450酶的金属卟啉在温和条件下催化活化分子氧选择性氧化烃类物质所表现出的工业化潜质已引起人们的极大关注。 本文以选择性氧化对二甲苯制备芳香羧酸为目的,首次利用简单金属卟啉在不加入助还原剂的情况下,催化空气氧化对二甲苯氧化制备对甲基苯甲酸和对苯二甲酸产物作了初步研究。 本论文的主要工作如下: 1.用半间歇式反应釜对对二甲苯进行氧化反应,并确证了各个氧化产物。 2.探索并确立了一种新的行之有效的对二甲苯氧化产物分析方法。 3.合成了5种单金属卟啉,并对其催化对二甲苯氧化的活性进行了比较,发现TPPMnCl在体系中的催化效果最好,催化效果依次为TPPMnCl>TPPFeCl,TPPCo>TPPCu,TPPZn。 4.选取TPPMnCl作为催化剂,进行了大量的探索性研究考察金属卟啉在各种条件下的催化作用。着重考察了溶剂醋酸用量、反应时间、反应温度、反应体系空气压力、空气流量及体系中的水含量等因素对对二甲苯氧化的影响。 5.结合文献资料及对比实验对金属卟啉催化对二甲苯氧化的机理作出初步探索与验证。 6.提出了一种新的对甲基苯甲酸的制备方法,避免了传统方法中的高腐蚀性助剂或氧化剂的使用。在最佳条件下,可达到34%的对二甲苯转化率及92%对甲苯基甲酸选择性。