葡萄糖作为地球上丰富的碳水化合物—纤维素的母体化合物,研究其选择性催化氧化仍是一个很有挑战性的课题。本文以金属卟啉催化过氧化氢选择性氧化葡萄糖为研究体系,探讨了控制葡萄糖醛基C-H键和C-C键选择性断裂的影响因素,系统地研究了各种反应参数对金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖反应的影响规律,初步探讨了金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖反应动力学以及反应机理。1、利用GC-MS、HPLC等方法对葡萄糖氧化产物进行定性定量分析。研究发现金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖反应主要产物有葡萄糖酸、乙醇酸和甲酸,此外还有少量乳酸、醋酸等。同时通过优化色谱条件,建立了HPLC(RID)葡萄糖定量分析方法和HPLC(DAD)葡萄糖氧化产物定量分析方法,两种方法准确性高、重现性好。2、合成了七种金属卟啉,并考察了其催化过氧化氢氧化葡萄糖反应的催化性能。无催化剂时,产物主要是醛基C-H键断裂氧化产物,有催化剂时,C-C键断裂氧化产物总选择性增大。从转化率方面考虑,几种金属卟啉的催化效果依次为:铁卟啉>钴卟啉>锰卟啉。3、选择FeTSPPCl作为催化剂,系统研究了FeTSPPCl催化过氧化氢氧化葡萄糖反应体系。考察了反应时间、反应温度、催化剂的用量、过氧化氢和葡萄糖摩尔比等反应条件对金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖的影响。随着反应时间的推移,葡萄糖转化率增大,C-C键断裂氧化产物总选择性增加,但是反应时间过长,葡萄糖氧化产物可能脱羧,导致产物选择性降低。温度对反应影响很大,在低温时醛基C-H键断裂氧化产物选择性较高,温度升高有利于葡萄糖的转化,也有利于C-C键断裂氧化产物生成,提高C-C键断裂氧化产物的总选择性。但是温度高于100℃容易使生成的羧酸脱羧,导致产物选择性下降。增大氧化剂和葡萄糖的摩尔比可以促进C-C键断裂氧化产物的生成,提高C-C键断裂氧化产物的选择性。当其比值等于2时,葡萄糖转化率没有明显增加。随着催化剂用量的增加,其反应速率加快,C-C键断裂氧化产物增加,C-C键断裂氧化产物总选择性增加。金属卟啉达到100 ppm时,葡萄糖的转化率没有明显增加。4、结合葡萄糖氧化反应和对照实验,我们初步研究了金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖反应的动力学及反应机理。动力学方程为:r=-k[DG]2.0[Por.]0.7。动力学数据表明,葡萄糖氧化受温度影响较大,温度越高,其转化越快。催化剂浓度也对反应有明显影响。通过羟基自由基捕捉剂DMSO对反应中间体进行捕捉实验发现,金属卟啉催化过氧化氢氧化葡萄糖反应中存在羟基自由基。