金属卟啉仿生催化氧气氧化4-甲基吡啶制备异烟酸
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二氧化碳在化工中的利用作者:沈国良, 陈远南, 虞琦, 宋菊玲作者单位:沈国良,虞琦,宋菊玲(沈阳工业大学石油化工学院,辽阳,111003), 陈远南(沈阳工业大学辽阳校区图书馆,辽阳,111003)1.会议论文王熙庭二氧化碳利用新技术2005本文介绍了开发二氧化碳利用技术的重要意义,并就二氧化碳利用新技术进行简述,虽然通过二氧化碳资源化利用以及地下储存二氧化碳等技术可大大降低二氧化碳排放量,但从长远目标看,要想完全解决全球气候变暖,还必须增加可再生能源的使用,并提高能源的利用效率。
二氧化碳资源化利用和地下储存二氧化碳的技术同植被保护、风能、太阳能和核能利用一道将成为日后人们降低二氧化碳排放量所采用的主要方式。
2.学位论文刘兰翠我国二氧化碳减排问题的政策建模与实证研究2006全球气候变化是人类迄今面临的最重大环境问题,也是21世纪人类面临的最复杂挑战之一,围绕减缓气候变暖的国际谈判不仅关系到人类的生存环境,而且直接影响发展中国家的现代化与可持续发展进程。
目前国际科学界认为,气候变化至少部分是由人类活动引起的,解决气候变化问题的根本措施之一是减少温室气体的人为排放。
中国是世界上最大的发展中国家,同时也是仅次于美国的第二大二氧化碳排放国家,中国的二氧化碳减排已经成为国内外学术界、环境界和各国政府共同关注的热点问题。
研究中国二氧化碳排放问题具有十分重要的意义,不仅有利于中国的可持续发展,而且对缓和全球气候变暖有突出贡献。
因此,本论文利用一些模型和方法定量地研究了中国减缓二氧化碳排放增长速度的潜力何在,以及未来可能的不同的减排政策对中国经济-社会的影响。
主要取得了以下创新:(1)二氧化碳排放主要受哪些因素的影响,哪些因素对二氧化碳排放起着决定性的作用,收入水平对此是否有影响?分析研究上述问题是开展二氧化碳减排行动以及政府部门制定减排战略和政策的基础。
因此,国际上针对二氧化碳排放的主要因素建立一系列的模型,但是都是针对多个国家的,没有单独针对中国的研究。
金属卟啉催化2-甲基萘的仿生氧化石星星;顾承志;马晓伟;代斌【摘要】发展生物兼容的金属催化剂用于芳烃的选择性氧化生成醌的方法在有机合成中极为重要.本文以过硫酸氢钾为终端氧化剂,一系列的位阻金属卟啉为仿生催化剂用于2-甲基萘的氧化进行了探究,结果表明:铁卟啉的催化活性远远高于锰卟啉,其中氯化5,10,15,20-四(五氟苯基)铁卟啉催化活性明显地优于氯化5,10,15,20-四(2-氟苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,4,6-三甲基苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,6-二氯苯基)铁卟啉、氯化5,10,15,20-四(2,6-二氟苯基)铁卟啉;相应优化条件如下:乙腈为溶剂,底物2-甲基萘1 mmol,过硫酸氢钾3mmol,四丁基碘化铵0.1 mmol,氯化5,10,15,20-四(五氟苯基)铁卟啉0.2 mmol%,室温下2-甲基萘以100%的转化率选择性氧化得到18%的2-甲基-1,4-萘醌(维生素K3)和52%的6-甲基-1,4-萘醌;5,10,15,20-四(五氟苯基)卟啉结构通过1H NMR、19F NMR、13C NMR和X射线单晶衍射表征,相应目标产物的结构通过1H NMR、13C NMR和2D-NMR表征.%The development of bio-compatible metal catalysts for selective oxidation of Arene to Quinones,is of intrinsically importance in organic synthesis.In this paper,the oxidation of 2-Methylnaphthalene is investigated,employing a serious of hinder metalloporphyrins as biomimetic catalyst and Oxone as the terminal oxidant.The results show that the catalytic activity of iron porphyrin is much higher than that of manganese porphyrin,and Iron (]Ⅲ) complex of 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin is markedly superior to Iron (Ⅲ) complex of 5,10,15,20-tetrakis (2,4,6-trimethylphenyl) porphyrin,Iron (Ⅲ) complex of 5,10,15,20-tetrakis(2,6-dichlorophenyl)porphyrin,Iron (Ⅲ) complex of 5,10,15,20-tetrakis(2-fluorophenyl)porphyrin and Iron (lⅢ) complex of 5,10,15,20-tetrakis (2,6-difluorophenyl)porphyrin.An optimized condition is followed:MeCN 10 mL,2-methylnaphthalene 1 mmol,Oxone 3 mmol,Bu4NI 0.1 mmol,Iron (Ⅲ) complex of 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin 0.2 mmol%,and 2-Methylnaphthalene was selectively oxidized to 2-methyl-1,4-naphthaoquinone (vitamin K3) in 18% yield and 6-methyl-1,4-naphthaoquinone in 52% yield with 100% conversions.The structures of 5,10,15,20-tetrakis (pentafluorophenyl)porphyrin was determined by 1H-NMR,13C-NMR,19F-NMR and X-ray crystallography,and the structure of the corresponding target compounds was characterized by 1H-NMR,13C-NMR and 2D-NMR.【期刊名称】《石河子大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】6页(P661-666)【关键词】铁卟啉;过硫酸氢钾;2-甲基萘;仿生氧化;6-甲基-1;4-萘醌【作者】石星星;顾承志;马晓伟;代斌【作者单位】石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子832003;石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子832003【正文语种】中文【中图分类】TQ203.2直接氧化芳烃成醌是非常重要的化学转换,因为醌类衍生物作为重要的有机中间体或产品广泛应用于精细化学、食品化学以及农药、医药工业。
2016年第35卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·519·化工进展金属卟啉仿生催化制备环氧丙烷赵付强,田恒水(华东理工大学化工学院,上海 200237)摘要:制备了四苯基卟啉、四-4-甲氧基苯基卟啉、四-4-氟苯基卟啉及3种卟啉相对应的钴、锰、铁金属卟啉,并利用Cary紫外可见分光光度计(UV-vis)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对金属卟啉进行了表征;以制备的不同金属卟啉为催化剂,丙烯为原料,氧气为氧化剂,仿生催化丙烯氧化合成环氧丙烷。
考察了金属卟啉催化剂类型、金属卟啉催化剂浓度、反应压力、反应温度、反应时间对反应的影响,结果发现上述因素对反应收率、转化率、选择性均有显著影响,且都有一个最佳值,获得的最优化反应条件为:选取四-4-氟苯基铁卟啉为催化剂,催化剂浓度为1.35×10−5mol/L,反应压力1.75MPa,反应温度100℃,反应时间为2h。
在最优化的反应条件下,环氧丙烷的收率达到了40.38%,丙烯转化率达到了47.09%,环氧丙烷选择性达到了85.75%。
关键词:金属卟啉;催化作用;氧化;环氧丙烷合成中图分类号:TQ 231 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)02–0519–05DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.02.026Synthesis of propylene oxide catalyzed by metal porphyrinZHAO Fuqiang,TIAN Hengshui(School of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)Abstract:Tetra-phenyl porphyrin,tetra-methoxy-phenyl porphyrin,tetra-fluoro-phenyl porphyrin and their Co,Mn,Fe metal porphyrin were synthesized and characterized by ultraviolet-visible light spectrometry and Fourier transform infrared spectrometry. The catalytic oxidation of propylene into propylene oxide in molecular oxygen were catalyzed by the synthesized metal porphyrin. The effect of metal porphyrin catalyst type,metal porphyrin catalyst concentration,the reaction pressure,the reaction temperature and reaction time were investigated. All parameters exhibited significantly influence on the reaction yield,reaction conversion,reaction selectivity and they all have respective optimal values. The optimum reaction conditions obtained were as follows:selecting p-FTPPFeCl as the catalyst with a concentration of 1.35×10−5mol/L,reaction pressure of 1.75MPa,reaction temperature of 100℃,and reaction time of 2h. Then the propylene oxide yield reached 40.38%,the propylene conversion reached 47.09%,and the propylene oxide selectivity reached 85.75%.Key words:metal porphyrin; catalysis; oxidation; proplyene oxide synthesis环氧丙烷(PO)别名氧化丙烯、甲基环氧乙烯,为无色、易燃、有醚味的液体。
176金属卟啉因其化学结构的特殊性以及良好的仿生催化功能,目前受到了国内外研究者广泛重视。
在许多研究报道中指出,金属卟啉具有较高的催化效率,而且能够为不同催化反应的设计及实现提供新思路。
在具体应用过程中,应从其化学结构特点出发,掌握其基本性质,从而在各类催化反应中进行合理应用。
1 金属卟啉化学结构特点卟啉(Por)及金属卟啉是一种含有共轭大环结构的杂环化合物,属于芳香族,其母体结构为卟吩。
卟吩的化学结构是4个吡咯环经亚甲基连接组成的共轭环状大分子结构。
用其他原子或基团部分、全部取代卟吩环上的氢原子,即可得到卟啉,其中包含多种同系物及衍生物。
在卟啉化学结构中心有一个空腔,金属与其中的吡咯氮原子络合后,即可得到金属卟啉。
这种物质广泛存在于动植物体中,包括细胞色素P-450、血红素、过氧化氢酶、叶绿素、维生素B12等。
其中部分属于金属铁卟啉化合物,部分属于金属镁和金属钴卟啉化合物。
由于金属卟啉的单元结构与酶功能结构相似,其反应条件较为温和,可以应用于生物仿生、生物医学、分析化学和材料化学等各个领域。
目前金属卟啉已经在仿生催化的合成有机药物中得到应用,国内外有许多关于金属卟啉催化功能的研究报道。
对其进行研究,可以为许多催化反应提供新路径。
2 金属卟啉在催化反应中的应用(1)在氧化反应中的应用。
有机化合物中的C-H 在常规转化过程中通常处于惰性状态,可以利用,M-C对C-H进行活化,从而在催化条件下实现反应目的。
在此过程中,要求催化剂具有较强的活性,同时应具有较好的可控性,从而满足化学选择和区域选择需求。
将金属卟啉作为催化剂,其自身的高活性可以活化惰性的C-H,而且在C-H之间具有良好的选择性,可以成为其选择官能化催化剂。
在金属卟啉作为催化剂的条件下,将亚碘酰苯作为氧原子的供给体,可以在温和条件下催化环己烯氧化为羟基,但是收率较低,在15%左右。
在反应过程中不会出现过度氧化现象,说明催化剂具有较好的选择性。
金属卟啉在催化反应中的应用白发红;刘秀方;冯建营;金欣【摘要】金属卟啉化合物从结构和性能上都是细胞色素P-450单加氧酶的有效模拟物,综述了卟啉及金属卟啉类化合物作为催化剂在氧化反应、CO2环加成反应、胺化反应、烷基化反应等诸多反应中的应用,并对目前金属卟啉在催化反应中存在的主要问题以及未来的发展进行了总结.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2019(027)004【总页数】10页(P55-64)【关键词】金属卟啉;催化;氧化;CO2环加成【作者】白发红;刘秀方;冯建营;金欣【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O643.36卟啉(Porphyrins,简称Por)及金属卟啉类化合物是一类具有共轭大环结构的芳香族杂环化合物。
卟啉和金属卟啉类化合物的母体结构均为卟吩,卟吩是由4个吡咯环通过亚甲基相连而成的具有平面共轭环状结构的大分子(1)(见图1)。
卟啉是卟吩环上的氢原子部分或全部被其他原子或者基团取代的同系物和衍生物的总称。
卟啉的中心具有一个空腔,里面的吡咯氮原子与金属络合后即成为金属卟啉(2)(见图1)。
图1 卟吩及金属卟啉化学结构卟啉及金属卟啉化合物广泛存在于动植物中,其中血红素、细胞色素P-450以及过氧化氢酶是金属铁卟啉化合物,叶绿素是金属镁卟啉化合物,维生素B12是金属钴卟啉化合物[1]。
金属卟啉具有与酶功能结构类似的单元结构,反应条件温和,在生物医学、生物仿生、分析化学、分子识别、材料化学等方面均有广泛的应用,均表现出良好的性能[2-3]。
其中,仿生催化作为一种绿色环保可持续的反应,在合成有机药物中间体等物质中得到广泛应用[4]。
作者较全面地综述了近年来国内外报道的金属卟啉在催化反应中应用的研究成果。
1 氧化反应在有机化合物中,C—H通常在常规有机转化中呈惰性。
第06期··9综述专论顾来沅(中北大学理学院,太原030051)摘要:本文综述了近年来金属卟啉化合物的类型、制备方法及在催化剂方面的应用,以及仿生催化氧化机理的研究情况。
迄今为止,已报道的金属卟啉催化剂大部分是小分子,在使用时难分离、不易回收且容易失活从而限制了其发展和应用。
此外,有关其催化氧化机理的研究也报道甚少。
该领域的发展趋势在于开发出可用于固载金属卟啉的新型材料和新的修饰组分,以及拓展金属卟啉在催化反应尤其是空气氧化体系中的应用。
关键词:金属卟啉;仿生催化剂;催化机理;新型材料中图分类号:O631文献标识码:A 文章编号:T1672-8114(2012)06-09-06金属卟啉(MPs)是一类重要的仿生催化剂。
它能够模拟细胞色素P450单充氧酶,在温和条件下活化分子氧,使烃类物质在空气作用下高效率、高选择性、环境友好地得以催化氧化[1-2],从而得到各种有机合成中间体,满足工业生产的需求。
1979年Grove [3]首次将人工合成的金属卟啉催化剂应用于有机底物的催化氧化,目前国内外对卟啉类化合物的研究非常活跃,特别是金属卟啉。
金属卟啉在催化反应中存在氧化分解、自聚、失活,以及难以回收等缺点,限制了在合成化学和工业领域的应用[4]。
近年来,将金属卟啉通过各种方法固载在各种载体表面,形成化学结构和功能非常明确的固体催化中心,从而把均相催化反应转化为多相催化反应,最终解决催化剂的回收问题,目前已经取得了一系列研究成果。
因此,本文综述了近年来金属卟啉仿生催化剂的研究进展,主要包括卟金属卟啉的类型、制备方法及其应用,以及仿生催化氧化机理,并展望了它的发展趋势。
1卟啉化合物简介卟吩是由四个吡咯环通过次甲基键连形成的具有金属卟啉仿生催化剂的研究进展18个π电子的大共扼体系。
卟吩分子中4个吡咯环的8个β位和4个中位(meso-)的氢原子均可被其他基团所取代,生成各种各样的卟吩衍生物,即卟啉,其中心的氮原子与金属原子配位形成金属卟啉配合物,金属卟啉的分子。