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环烷烃是石油化工产品中大量存在的一种重要的碳氢化合物,其氧化产物主要有环烷酮、环烷醇、环烷基过氧化氢和相应的二酸等。它们广泛应用在食品、染料、医药、农业、润滑剂、表面活性剂等领域。目前工业生产过程中环烷烃氧化存在的主要问题是反应温度高、底物转化率低、目标产物选择性低。本论文主要系统研究了O2为氧化剂,环烷烃（C5-C8）无催化剂和无溶剂氧化,侧重于对自氧化温度和产物分布的研究;以单取代芳基金属卟啉为催化剂,在环烷烃自氧化无法发生的温度下,研究了反应温度、反应压力、底物的量和催化剂浓度对环烷烃（C5-C8）催化氧化的影响;通过对金属卟啉进行拓展,提出了单取代芳基金属卟啉催化O2氧化环烷烃（C5-C8）的部分共性的问题。本学位论文的主要内容如下:1.以O2为氧化剂,系统研究了无溶剂无催化剂条件下,环烷烃的自氧化行为,取得环烷烃自氧化的反应温度和产物分布。环戊烷、环己烷、环庚烷和环辛烷分别在120℃、130℃、120℃和105℃发生自氧化,产生明显的氧化产物;在140℃、145℃、130℃和125℃分别可以得到较佳的收率,在该反应温度下,环戊烷的氧化产物分布如下,环戊基过氧化氢（0.55%）<丁二酸（2.08%）<环戊酮（2.75%）<戊二酸（3.88%）,未见明显的环戊醇;环己烷的氧化产物如下,环己基过氧化氢（0.15%）<戊二酸（0.39%）<己二酸（1.44%）<环己醇（3.18%）<环己酮（4.59%）。环庚烷和环辛烷的主要氧化产物环庚酮（3.21%）<环庚基过氧化氢（6.09%）和环辛酮（4.78%）<环辛基过氧化氢（10.51%）。本研究为环烷烃催化氧化反应温度的确定提供重要的参考。2.以T（p-Cl）PPCo为催化剂,系统研究了反应温度、氧气压力、反应时间、催化剂的量和底物的结构对O2氧化环烷烃的影响。研究发现,反应温度和底物的结构是环烷烃氧化的主要影响因素。反应压力为0.8-2.0MPa、金属卟啉浓度为6-30ppm时,上述二因素对环烷烃氧化产物收率及分布影响不大。对环戊烷、环己烷、环庚烷和环辛烷,分别在120℃、120℃、110℃和105℃取得较佳的氧化产物收率。以TON计,其氧化产物分布如下,环戊基过氧化氢（68）<环戊醇（172）<环戊酮（445）<戊二酸（526）;环己基过氧化氢（164）<己二酸（270）<环己酮（1200）<环己醇（1213）;庚二酸（48）<环庚醇（533）<环庚酮的（1442）<环庚基过氧化氢（2398）;辛二酸（69）<环辛醇（204）<环辛酮的（4205）<环辛基过氧化氢（9290）。3.通过将金属卟啉由T（p-Cl）PPCo拓展到T（p-Cl）PPMn、T（p-Cl）PPFe、T（p-Cl）PPZn、T（p-Cl）PPCu、T（p-Cl）PPNi、T（p-Cl）PPPd、T（o-Cl）PPCo、T（m-Cl）PPCo、T（p-CH3）PPCo和T（p-OCH3）PPCo。研究了金属卟啉催化氧化环烷烃氧化产物分布的共性规律,发现金属卟啉中心金属是影响环烷烃氧化行为的主要因素,在中心金属相同的情况下,卟啉配体对环烷烃的氧化产物收率和分布影响较小。T（p-Cl）PPZn、T（p-Cl）PPCu、T（p-Cl）PPNi、T（p-Cl）PPPd这四种金属卟啉没有催化活性。在120℃下,以TON计,T（p-Cl）PPCo、T（p-Cl）PPMn和T（p-Cl）PPFe催化氧化环己烷的产物分布如下,环己基过氧化氢（84）<己二酸（330）<环己酮（1206）<环己醇（1351）;己二酸（208）<环己基过氧化氢（628）<环己酮（804）<环己醇（1340）;己二酸（0）<环己酮（300）<环己醇（32）<环己基过氧化氢（510）。在氧化环戊烷时,其催化活性和氧化产物的分布与氧化环己烷时不同。这主要由环烷烃的结构和金属卟啉中的金属共同决定的。不同配体的金属卟啉对环烷烃氧化产物分布基本上是影响不大的。4.研究了乙酸钴、环烷醇和环烷酮对金属卟啉催化O2氧化环烷烃的影响规律,发现乙酸钴可以明显改变环烷烃氧化产物中环烷酮和环烷醇的比例;在120℃,1.4MPa氧化条件下,环戊醇和环戊酮的比例由1:2.8到1:4.5。环己醇和环己酮的比例由8:7到9:7。环烷醇可以促进环烷酮的生成,环戊醇的添加将环戊酮和环戊醇的比例由2.8:1提高到6.5:1。环己醇的添加将环己酮和环己醇的比例由7:8提高到9:8。环烷酮可以提高环烷烃氧化产物中环烷酮、环烷醇、环烷基过氧化氢及二酸的收率,环戊烷氧化产物的收率由1.507%提高到1.782%,环己烷氧化产物的收率由3.566%提高到4.581%。少量的环烷醇和环烷酮可以提高环烷烃氧化产物中环烷酮和环烷醇的比例,氧化产物环戊酮和环戊醇的比例由2.8:1提高到20:1,氧化化产物环己酮和环己醇的比由4:3提高到5:3。