芳酮作为具有前手性的重要有机合成中间体和产品，广泛应用于合成医药、农药、染料、香精香料和手性中间体等。芳酮的制备方法主要有傅克酰基化法和烷基芳烃氧化法。烷基芳烃氧化法使用的烷基芳烃是石油的重要组成部分，其来源非常广泛。而氧气作为价廉易得、清洁无污染的氧化剂，如能用其直接氧化烷基芳烃、高收率地得到芳酮，无疑将成为拥有巨大市场前景的绿色化工新技术。金属卟啉类化合物能够从结构和功能上模拟细胞色素P-450，可在温和条件下活化分子氧，从而有效地解决上述反应自旋禁阻的问题。因此，本论文主要致力于金属卟啉及其复合体系催化氧气氧化烷基芳烃制备芳酮的研究。　　针对目前合成芳酮的各种方法存在环境污染严重、能耗高、效率低、机理不清、规律不明确等问题，本论文采用理论计算与实验研究相结合的方法，对金属卟啉仿生催化选择氧化烷基芳烃绿色合成芳酮的核心科学问题——各类取代烷基芳烃苯环上取代基种类、位置及侧链长度等对拟被氧化成羰基的侧链α-H的电子结构、空间位阻等因素的影响，以及其与金属卟啉微观分子结构及宏观催化活性、选择性之间关系和规律等进行了系统深入的研究，并基于机理研究，归纳总结了金属卟啉仿生催化选择氧化各类取代烷基芳烃绿色合成芳酮的规律，且借此通过调控催化剂的结构和反应条件，基本上可实现对原料转化率和产物选择性及收率的精确调控。具体研究内容及结果如下:　　1、研究了金属卟啉仿生催化选择氧化烷基芳烃制芳酮的活性和选择性，发现T(p-C1)PPCo催化氧化对硝基乙苯转化率为60.7％，对硝基苯乙酮选择性为87.5％。而金属卟啉催化氧化邻硝基乙苯的活性顺序依次为:铁卟啉＞锰卟啉＞钴卟啉＞铜卟啉＞锌卟啉;生成邻硝基苯乙酮的选择性顺序依次为:锌卟啉＞钴卟啉＞铜卟啉＞铁卟啉＞锰卟啉。　　2、采用基团贡献法对烷基芳烃制备芳酮反应体系中缺乏的热力学数据进行估算，并根据热力学原理，研究了对乙基苯甲醚、对硝基乙苯及乙苯氧化反应的基础热力学性质。研究结果表明:烷基芳烃氧化制备芳酮的各步反应均为放热反应，且在热力学上均能自发进行;升高反应温度不利于整体反应进行。　　3、研究了金属卟啉催化氧化不同侧链长度烷基芳烃的反应规律，发现烷基芳烃侧链越长越容易被氧化，但产物酮的选择性会逐渐降低，且随着苯环上取代基吸电性的逐渐增强，烷基芳烃的转化率也逐渐从8.5％提高到54.3％。　　4、研究了金属卟啉催化氧化烷基芳烃合成芳酮的构效关系;采用DFT法对76种金属卟啉结构进行了优化，并计算了8种量化参数，发现含有不同中心金属离子的金属卟啉前线轨道能量及能级差等因素均与其活性相关;对12种含有不同取代基的乙苯结构进行了优化，并计算了其侧链α-H电子结构参数和结合能，发现乙苯α位C-H键结合能与其转化率呈负相关关系;　　5、通过对上述反应机理的研究，发现金属卟啉催化氧气氧化烷基芳烃制备芳酮的反应为典型的自由基反应。第一步由金属卟啉经催化循环引发烷基芳烃产生烷基芳烃自由基;第二步是自由基经自氧化反应生成过氧化物中间体;对硝基乙苯氧化生成耦合过氧化物，而其它烷基芳烃氧化生成氢过氧化物;第三步是耦合过氧化物分解生成醇和酮，而氢过氧化物生成醇;第四步则是醇进一步氧化生成酮、醛和酸。