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芳香化合物的选择性催化羟基化是制备酚的具有高原子经济性的“绿色”方法。而该技术存在芳香C-H键难活化,羟基化产物活性高于反应物造成的产物的选择性低等问题。本论文针对以上基础科学问题,以H2O2为氧化剂,主要研究了温和条件下含铁催化剂催化芳香化合物的选择性羟基化。制备了1-亚硝基-2-萘酚盐的铁配合物,并将其作为均相催化剂直接催化羟基化芳香化合物。通过控制苯羟基化的反应温度、反应时间、反应物摩尔比等条件,使苯酚的选择性达到100%。实验发现羟基化的活性中间体为羟基自由基。密度泛函理论计算证明提出的由催化剂和氧化剂反应生成羟基自由基的机理是合理的。根据配体的特殊性质合成了多铁核非均相催化剂,便于催化剂的回收。以2,3-二羟基萘、2-羟基-3-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酰基苯胺为反应物合成了三种不同的铁配合物催化剂,并用于芳香化合物直接催化羟基化。其中以2,3-二羟基萘为原料合成的铁配合物催化苯羟基化的活性最高。通过控制实验条件,苯酚的选择性可达到90%以上。三种配合物催化苯羟基化制备苯酚按照羟基自由基机理进行。通过对配体的设计,实现了对配合物催化活性的调节。并得出结论:配体的配位能力越强,配合物的催化活性越高。合成了具有氢化酶活性中心的羰基铁模型配合物仿生催化剂,并应用于芳香化合物的选择性催化羟基化中。在优化条件下,苯的催化羟基化产物苯酚的选择性高于90%。通过对比三种双铁模型配合物的羟基化活性,发现在相同条件下含有供电子配体的配合物的活性较高。根据双铁模型配合物可以发生基于铁铁键和基于硫的氧化的特性以及密度泛函理论计算,发现热力学上容易生成的基于铁铁键的氧化产物:即μ-O物种可能是反应的活性中间体。合成了负载两种金属的分子筛催化剂Cu-Co-MCM-41及负载铁的硅酸盐Fe-SMF非均相催化剂,并用于芳香化合物的催化羟基化。在优化条件下,Cu-Co-MCM-41催化苯酚羟基化制备苯二酚时苯酚的转化率为12.8%,苯二酚的选择性为89.1%。Fe-SMF可以高效催化苯制备苯酚,在优化条件下,苯酚的收率为13.4%,此体系以水为溶剂,环境污染小。