金属卟啉是一类由卟吩及其衍生物与金属离子配位形成的有机金属化合物，由于其特殊的物理化学性质而被广泛的研究。特别的是，由于金属卟啉拥有与生物酶类似的结构，能够在温和的条件下活化氧气，近几年来，金属卟啉作为仿生催化剂，以氧气作为氧化剂，选择性氧化芳香化合物侧链已经成为一个较热的研究课题。但是不同结构的金属卟啉在活性和选择性方面，存在较大的差异，金属卟啉结构与选择性和活性之间的联系也有待进一步研究和探索。
　　本论文围绕金属卟啉催化氧气氧化对硝基乙苯选择性制备对硝基苯乙酮，针对金属卟啉环上取代基的吸、供电性对其活性和选择性，以及对硝基乙苯氧化产物分布规律的影响进行了系统的研究。并且在此研究基础上，发展了一种在无溶剂条件下，以氧气为氧化剂，高压釜内选择性氧化对硝基乙苯制备对硝基苯乙酮的方法。
　　在实验探索过程中，设计合成了超过60种不同结构的四苯基金属卟啉，通过实验研究发现，其外围苯基上取代基的吸、供电性、取代位置以及中心金属原子对金属卟啉的活性和选择性都有着不同程度的影响。其中，从对同种卟啉配体，不同中心金属原子的金属卟啉研究发现，锰卟啉和铁卟啉较钴卟啉、锌卟啉和镍卟啉有着更高的催化活性，而且铁卟啉亦表现高选择性，有利于选择性的制备对硝基苯乙酮；锰卟啉有着高活性，使对硝基乙苯的氧化产物，对硝基苯甲酸的生成增多；此外，对同种金属中心金属原子，不同吸电子取代基的金属卟啉研究发现，外围苯基上取代基为吸电子基团的活性与其吸电子程度呈现出了一定的线性关系，如：T(p-Br)PPM＜T(p-Cl)PPM＜T(p-F)PPM；其中吸电性较弱的取代基取代的金属卟啉催化对硝基乙苯氧化反应有利于1-(4-硝基苯)乙醇的生成，吸电性较强的取代基取代的金属卟啉催化氧化反应有利于生成对硝基苯甲酸，而且取代基的取代位置对其反应活性也表现出了相应的变化趋势，如：T(o-Cl)PPM＞T(m-Cl)PPM＞T(p-Cl)PPM,T(o-OMe)PPM＜T(m-OMe)PPM＜T(p-OMe)PPM。此外，大多数的金属卟啉能够实现选择性超过80%制备对硝基苯乙酮，而且T(p-Br)PPFeCl,T(p-Cl)PPMn,T(o-Cl)PPZn和T(p-Et)PPFeCl选择性可超过90%。
　　通过系统地对金属卟啉外围取代基的供电性及不同中心金属原子的研究发现，T(p-Cl)PPMn同时表现出好的活性和选择性，其中对硝基乙苯转化率为51.9%时，对硝基苯乙酮的选择性可达到93.6%，因此对其进行放大反应并对工艺进行ARC(acceleratingratecalorimeter)安全分析:（1）在100g,661.6mmol对硝基乙苯氧化反应过程中，利用乙醇重结晶得到对硝基苯乙酮44.56g,总收率为45.1%，选择性达93.5%；（2）通过ARC对反应体系的热稳定性进行安全评估得到，反应混合物在250℃时，温度和压力急剧上升，表明高压釜方法在140℃条件下氧气氧化、金属卟啉催化、高选择性制备对硝基苯乙酮是一个安全、经济且绿色的工艺。
　　此外，研究了金属卟啉在氧化反应体系中的作用。通过反应前，对反应混合物及金属卟啉、卟啉配体进行紫外吸收光谱对照分析，发现金属卟啉和卟啉配体的特征吸收峰的Soret带和相对较弱的Q带在反应结束后完全消失，这种实验现象说明，金属卟啉在反应过程中完全降解。另外在对反应时间的研究中发现，延长反应时间，底物的转化率明显上升。综上，表明金属卟啉在整个研究体系中不仅仅是以催化剂的角色参与反应，而且存在自由基引发剂的作用。