烯烃环氧化催化技术进展
- 格式:doc
- 大小:103.00 KB
- 文档页数:6
烯烃环氧化反应的新进展杨亚婷1林冠发1陈 强2(1咸阳师范专科学校化学系, 陕西咸阳 712000; 2宝鸡文理学院化学系, 陕西宝鸡 721007)摘 要:介绍了烯烃环氧化方法,环氧化剂的性能、应用范围,并进行了评述。
关键词:烯烃;环氧化反应;环氧化物中图分类号:O632.12 文献标识码:A 文章编号:10087591(2000)03003105环氧化合物是一类用途极广的重要有机合成中间体,环氧化反应在有机合成中占有重要的地位。
本文将介绍几类重要的环氧化剂,环氧化催化剂及它们在不同烯烃环氧化反应中的应用,并对其发展进行了详述。
1 无机氧化剂进行的烯烃环氧化反应烯烃在催化剂存在下,通过空气或氧气做氧化剂是一种经济且无污染的环氧化法。
环氧乙烷是一种用途极广的中间体,它是乙烯在负载于A Al 2O 3或碳化硅上银为催化剂,钙盐为助催化剂,用空气或氧气作氧化剂得到的[1—3]。
CH 2=CH 2+O 2Ag/a Al 2O 3△CH 2—OCH 2烯烃可与次卤酸发生加成,生成卤代醇,后者再发生消除反应生成环氧化物。
氧化苯乙烯是一种重要制药中间体,它可通过苯乙烯先与次卤酸加成后消除的方法以87%的产率得到[4]。
CH CH 2NaBrNaClo+H 2SO 4CH OH CH 2Br NaOHCH —O CH 2环氧氯丙烷是生产环氧树脂的重要原料,其工业生产方法如下:CH 2CH C1CH 2+HOC12530℃CH 2C1CHC1CH 2OH CH 2C1CH OH CH 2C1Ca(OH)280~90℃CH 2—O CHCH 2C 1过氧化氢是一种常用的环氧化剂,它与烯烃作用时得到环氧化物,但双键上取代基性质不同时,使用的介质不同。
A ,B —不饱和醛酮,则宜用碱性过氧化氢[5]。
2000年6月第15卷第3期咸阳师范专科学校学报Jour nal of Xianyang Teachers'college Jun.2000Vol.15No.3收稿日期:19990918作者简介:杨亚婷(1958—),女,陕西户县人,咸阳师范专科学校化学系副教授,主要从事有机化学教学与研究。
丙烯环氧化工艺概述及催化剂研究进展
雷世龙
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】综述了目前已工业化的丙烯环氧化生产环氧丙烷的工艺,包括氯醇法、共氧化法、异丙苯氧化法和过氧化氢氧化法等。
以氧气为氧化剂的直接氧化法是最理想的环氧丙烷生产技术,但目前尚未实现工业应用。
结合氧气直接氧化法的技术特点,重点讨论了用于该方法的催化剂的研究进展、反应原理及存在的问题,并对其未来的应用和发展方向进行了展望。
【总页数】8页(P410-417)
【作者】雷世龙
【作者单位】中国石化北京化工研究院燕山分院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.8
【相关文献】
1.丙烯氧化合成丙烯酸工艺及催化剂的研究进展
2.丙烯氧化合成丙烯酸工艺及催化剂的研究进展
3.Au基、Ag基催化剂上丙烯环氧化制备环氧丙烷的研究进展
4.丙烯直接环氧化Cu基催化剂的研究进展与挑战
5.负载型纳米金催化剂用于丙烯气相环氧化反应的研究进展
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
烯烃氧化为环氧化物全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:烯烃是一类具有双键结构的碳氢化合物,由于其分子中含有不饱和键,因此具有较高的活性。
烯烃可以通过氧化反应生成环氧化物,这是一种重要的有机合成方法。
环氧化物是一类含有环氧基团的有机化合物,具有独特的结构和性质,被广泛应用于化工和医药领域。
烯烃氧化为环氧化物的反应机理主要涉及两个步骤:首先是烯烃和氧气通过自由基或非自由基的途径发生氧化反应,生成氧化烯烃中间体;然后是氧化烯烃中间体与过氧化物或氯金酸等试剂进行环氧化反应,生成环氧化物。
这一反应过程在有机合成中具有重要的应用价值,可以制备各种有机化合物,如环氧树脂、药物和农药等。
烯烃氧化为环氧化物的反应条件和方法各不相同,通常需要选择适当的氧化剂和反应条件。
常用的氧化剂包括过氧化物、硼氢化钠、过氧苯甲酰等,可以根据具体反应要求选择合适的氧化剂。
在反应条件方面,通常需要在适当的温度和pH条件下进行反应,也可以添加催化剂或溶剂来促进反应进行。
烯烃氧化为环氧化物的反应不仅可以合成环氧化物,还可进行进一步的官能团转化反应,制备各种有机化合物。
通过选择不同的烯烃底物和氧化剂,可以得到多样的环氧化物产物,具有广泛的应用潜力。
环氧化物还具有良好的化学稳定性和反应活性,是合成复杂有机分子的重要中间体。
烯烃氧化为环氧化物是一种重要的有机合成方法,具有广泛的应用前景。
通过深入研究反应机理和条件优化,可以进一步提高反应的选择性和产率,为有机合成化学提供更多的可能性。
希望未来能有更多的研究人员投入到这一领域,推动烯烃氧化反应的发展,为有机合成化学的进步做出更大的贡献。
第二篇示例:烯烃是一类具有碳碳双键结构的有机化合物,常见的烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯等。
这类化合物在工业生产和化学合成中具有重要的应用价值,而烯烃氧化为环氧化物则是其中一种重要的反应过程。
烯烃氧化为环氧化物的反应机理主要包括两个步骤:氧化步骤和环氧化步骤。
在氧化步骤中,烯烃被氧气或氧化剂氧化为过氧化物,再在环氧化步骤中,过氧化物与烯烃发生环氧化反应,形成环氧化物。
用于烯烃环氧化反应的甲基三氧化铼催化体系的研究进展刘伟;钱静怡;曹新宇;郭云飞;赵国升【期刊名称】《吉林师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(39)4【摘要】综述了甲基三氧化铼(MTO)与电子给予体共催化体系、MTO配合物/复合物催化体系和负载型MTO催化体系在选择性环氧化烯烃反应中的应用.以环境友好试剂H2O2或者UHP为氧化剂时,不同MTO催化体系均表现出很好的催化性能,其中电子给予体对MTO催化性能有很大影响,并且可以通过改变电子给予体的碱性来调控催化体系的稳定性、催化活性和选择性,还可以通过引入手性电子给予体实现对烯烃的不对称环氧化,负载型MTO催化体系的催化性能也与载体上的活性配位点的碱性密切相关.【总页数】6页(P24-29)【作者】刘伟;钱静怡;曹新宇;郭云飞;赵国升【作者单位】吉林师范大学环境材料与污染控制吉林省高校重点实验室,吉林四平136000;吉林师范大学环境科学与工程学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学环境科学与工程学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】O621.3【相关文献】1.甲基三氧化铼催化过氧化氢对烯烃的环氧化 [J], 赵继全;尹晓华;张月成2.双氮席夫碱配体对甲基三氧化铼催化烯烃环氧化反应的影响 [J], 高宇;张月成;赵继全3.蒎烯环氧化反应催化体系的研究进展 [J], 尤坚萍;唐辉4.杂多化合物催化过氧化氢氧化烯烃环氧化反应研究进展 [J], 李丽;彭军;张龙5.As_4W_(40)Mn_2-NaClO-烯烃环氧化反应的新型催化体系 [J], 郭军;刘景福因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
烯烃环氧化光催化烯烃环氧化光催化是一种重要的化学反应,它可以将烯烃类化合物转化为环氧化合物。
这种反应在有机合成中具有广泛的应用,可以用于制备药物、精细化工品等。
本文将介绍烯烃环氧化光催化的原理、应用以及研究进展,并探讨其在未来的发展方向。
烯烃环氧化光催化的原理是利用光能激发催化剂上的电子,使其进入激发态,然后与烯烃反应生成中间体,最终形成环氧化合物。
这种催化反应需要合适的催化剂和光源,催化剂可以是过渡金属配合物或有机小分子,光源可以是紫外光或可见光。
烯烃环氧化光催化具有许多优点。
首先,它是一种环境友好的反应,不需要使用有毒或有害的试剂。
其次,它的反应条件温和,反应效率高,产率较高。
此外,烯烃环氧化光催化还具有反应选择性好的特点,可以在多官能团存在的情况下实现高选择性。
烯烃环氧化光催化在有机合成中有着广泛的应用。
它可以用于合成重要的药物分子,如抗癌药物、抗生素等。
此外,它还可以用于制备精细化工品,如高级聚合物、涂料等。
烯烃环氧化光催化的应用领域还在不断拓展,如合成功能性材料、有机电子器件等。
近年来,烯烃环氧化光催化的研究进展迅速。
研究人员不断开发新型的催化剂和光源,以提高反应的效率和选择性。
同时,他们也在探索反应机理和催化剂的结构活性关系,以深入理解反应的本质。
这些研究成果为进一步优化烯烃环氧化光催化反应提供了重要的指导。
未来,烯烃环氧化光催化的发展方向主要集中在以下几个方面。
首先,研究人员将继续改进催化剂的设计和合成,以提高其催化活性和稳定性。
其次,他们将进一步探索新的反应体系,拓展烯烃环氧化光催化的适用范围。
此外,研究人员还将致力于解决反应的副产物问题,以提高反应的纯度和产率。
烯烃环氧化光催化是一种重要的化学反应,具有广泛的应用前景。
通过不断深入研究和探索,我们有望进一步优化烯烃环氧化光催化反应,实现更高效、高选择性的有机合成。
这将为药物合成、精细化工品制备等领域的发展提供重要支持,推动化学科学的进步。
烯烃环氧化研究背景烯烃是一类含有碳碳双键的有机化合物,其具有活泼的化学性质和广泛的应用价值。
烯烃的环氧化反应是一种重要的化学反应,通过在烯烃分子中引入环氧基团,可以获得环氧烷化合物,这些化合物在有机合成、药物制剂和材料科学等领域都有着广泛的应用。
因此,研究烯烃环氧化反应机理和方法具有重要的科学意义和应用价值。
烯烃环氧化反应是将烯烃与氧气或氧化剂作用,在碳碳双键上引入一个环氧基团的反应。
这个反应在有机合成中是一种非常有用的方法,可以将不饱和烯烃转化为具有环氧基团的饱和化合物,从而扩展了化学合成的可能性。
环氧化反应的产物具有较高的环境稳定性和生物活性,可以用于制备各种有机合成中间体和药物化合物。
在烯烃环氧化研究中,研究者主要关注以下几个方面:反应条件的优化、催化剂的设计和合成、反应机理的研究以及反应的应用。
首先,反应条件的优化是研究烯烃环氧化反应的基础。
通过调节反应的温度、压力、溶剂和反应时间等条件,可以提高反应的收率和选择性。
其次,催化剂的设计和合成是研究烯烃环氧化反应的关键。
合理设计和合成具有高活性和选择性的催化剂,可以显著提高反应的效率和产率。
第三,反应机理的研究可以揭示反应过程中的关键步骤和中间体,为进一步优化反应条件和设计新的催化剂提供理论指导。
最后,研究者还致力于将环氧化反应应用于有机合成和药物化学中,开发新的反应方法和合成路线,从而获得具有重要生物活性的化合物。
近年来,研究者在烯烃环氧化领域取得了许多重要进展。
例如,一些新型的催化剂被发现具有较高的活性和选择性,可以在较低的温度和压力下进行环氧化反应。
同时,一些新的反应机理也被揭示出来,为进一步理解和优化烯烃环氧化反应提供了重要的理论基础。
此外,一些新的应用也被发现,例如利用环氧化反应制备生物活性化合物和材料。
烯烃环氧化研究是一个具有重要科学意义和应用价值的领域。
通过研究烯烃环氧化反应的机理和方法,可以开发新的催化剂和合成路线,为有机合成和药物化学等领域提供新的方法和工具。
prilezhaev环氧化反应
Prilezhaev环氧化反应是一种重要的有机化学反应,它在有机合成中具有广泛的应用。
这个反应的发现者是俄罗斯化学家Prilezhaev,他在20世纪初首次报道了这个反应。
Prilezhaev环氧化反应的反应物通常是不饱和化合物,比如烯烃。
在反应中,烯烃与过氧化氢(H2O2)或过氧酸(如过氧乙酸)反应,形成环氧化物。
这个反应是一个氧化反应,同时也是一个环化反应。
Prilezhaev环氧化反应是通过两个步骤进行的。
首先,烯烃与过氧化氢或过氧酸发生氧化反应,生成一个过渡态中间体。
然后,中间体通过一个环化步骤形成环氧化物。
这个反应的机理还涉及了一些质子转移和离子中间体的生成。
Prilezhaev环氧化反应在有机合成中具有广泛的应用。
它可以用于合成环氧化物,这些化合物在医药、农药和材料科学等领域都有重要的应用。
此外,Prilezhaev环氧化反应还可以用于合成其他有机化合物,如醇、酮和羧酸等。
虽然Prilezhaev环氧化反应是一种重要的有机合成方法,但它也有一些限制。
首先,反应条件比较严苛,需要高温和高压。
其次,选择合适的催化剂对反应的效果也有很大影响。
此外,反应的副产物可能会降低反应的产率和选择性。
Prilezhaev环氧化反应是一种重要的有机合成反应,具有广泛的应
用。
它的发现和研究为有机化学领域的发展做出了重要贡献。
通过进一步的研究和改进,相信这个反应将在未来发展中发挥更大的作用。
摘要烯烃环氧化反应是合成环氧化合物的重要途径,其结构中含有比较活泼的环氧基团,可以通过选择性开环的方式生成其它一系列的化合物。
目前被广泛的应用于石油化工、医药化工、农药、香料等化学化工产品的生产过程中。
随着人们环境保护意识的提高,以及绿色化学概念的日益推广,分子氧作为一种绿色环保的的氧化剂,成为近年来烯烃环氧化的研究重点之一。
本论文以分子氧为氧化剂,环己烯环氧化反应为研究对象,考察不同催化剂对环己烯环氧化性能的影响,本论文的具体研究内容分为以下几个方面。
(1)采用沉积沉淀法制备了负载型的Co3O4/SiO2催化剂,利用XRD、TEM等手段对其进行表征,并将该催化剂应用于环己烯的环氧化反应。
此催化体系以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,氧气为氧源,采用单因素法考察了钴负载量、反应时间、反应温度以及氧气压力对环己烯环氧化的影响。
实验发现在3%Co3O4/SiO2催化剂0.20 g,环己烯20 mL,在反应温度50o C和反应压力4 MPa条件下进行,环己烯的转化率可以达到66.56%,环氧环己烷选择性达到71.03%。
同时还考察了离子交换法、等体积浸渍法等不同方法与掺杂其它金属(Fe、Mn、Ni)对催化剂性能的影响,发现在相同的条件下,以沉积沉淀法制备的催化剂性能明显要优于其它的催化剂。
(2)采用共沉淀法制备了LaCoO3钙钛矿复合氧化物催化剂,考察了催化剂制备过程中影响催化剂结构和催化性能的因素,如pH值、焙烧温度、焙烧时间、沉淀温度和AB位掺杂其它金属离子等因素。
结果表明制备出的催化剂对环己烯分子氧环氧化性能存在巨大的差异,实验发现pH=8、沉淀温度常温、焙烧温度700o C、去离子水80 mL 和焙烧时间4 h的制备条件下的催化剂的催化活性最高,环己烯转化率比较高,能够达到64.91%,环氧环己烷的选择性能够达到68.57%。
(3)采用溶胶-凝胶法制备了LaCoO3钙钛矿复合氧化物催化剂,对催化剂制备过程中pH值、焙烧时间、焙烧温度、成胶温度和柠檬酸用量因素进行了考察,对制备出来的催化剂进行了环己烯分子氧环氧化反应。
在oso4催化作用下烯烃的立体选择氧化反应
近年来随着绿色化学和可持续发展受到广泛关注,oso4催化的烯烃立体选择氧化反应(stereoselective epoxidation)引起了人们的极大重视。
oso4催化的烯烃立体选择氧化反应利用可再生的能源如电解水,利用oso4和温和的环境友好型条件,从而环保无害,使得其在化学合成领域受到普及广泛应用。
oso4催化的烯烃立体选择氧化反应,其反应原理很容易理解。
其包含一系列有机化学反应,以将一种烯烃物质和氧浆体在温和的环境下氧化,生成立体相分离的环氧化物。
由于环氧化物的不同结构,其立体选择性可以达到90%以上,环氧化物的不对称性可控性优势优势明显,并且具有良好的可控性、适应性强和反应活性高的优势。
oso4催化的烯烃立体选择性氧化不仅可以广泛用于合成有机合成化学,还可以应用于制药、医药、农药、食品和染料中。
例如,环氧化物在药物上的主要应用是医药合成,环氧化物在化妆品领域也有广泛的应用。
此外,oso4催化的烯烃立体选择性氧化还可以用于有机太阳能电池、荧光染料、有机磁性材料、光催化材料等方面的合成中。
总而言之,oso4催化的烯烃立体选择氧化反应在温和的环境中实现立体选择性高,具有可控性、可调控性、可重复性高等优势,极大程度上满足了绿色化学和可持续发展,在合成有机化学及其应用领域有着巨大的潜力。
烯烃催化环氧化的机理及动力学
烯烃催化环氧化在化学工业中具有重要应用。
它是通过将烯烃与过氧
化物相互作用,形成环氧化合物的一种反应。
本文将讨论烯烃催化环
氧化的机理及动力学。
1. 反应机理
烯烃催化环氧化反应的机理可以分为三个步骤:氧化、环化和解环化。
反应的整个过程如下:
氧化:过氧化氢和烯烃发生氧化反应,生成临时的环氧化物。
环化:临时的环氧化物质子化,产生一个杂环中间体。
此中间体通过
从杂环中心的C–O键开始,同位素标记分析表明,生成的环氧化合物
主要是由最近的烯烃碳原子和氧原子组成。
解环化:催化剂或水作为反应物参与反应,水分子使杂环断裂,并产
生一个醇和一个醛。
2. 催化剂
适当的催化剂对于增强反应速率和选择性是必要的。
常用的催化剂有
银、铜、铂和钯。
这些催化剂通常与卤素化物或钠等强还原剂一起使用,可以改变催化剂的性质。
3. 动力学
烯烃催化环氧化的反应速率取决于催化剂、反应物浓度、温度和反应
物之间的互作用等因素。
与烯烃浓度相比,过二氧化氢的浓度对反应速率更敏感。
另外,添加
氢氧化钠会显著提高反应速率。
温度对反应速率的影响很大。
例如,环氧化物的形成速率随着温度的
升高而增加,但超过适当的温度时,环氧化合物的分解速率也会增加。
总体来说,烯烃催化环氧化的反应速率和选择性是受各种条件和参数
影响的。
理解这些影响因素和反应机理可以帮助优化反应条件,改进
烯烃催化环氧化的工艺。
催化氧化反应新进展综述(常熟理工学院化学与材料工程学院,江苏常熟215500)摘要:本文主要总结了烯烃、烷烃、醇等在催化剂存在的条件下发生催化反应的新进展。
关键字:催化氧化;催化剂;烷烃;烯烃;醇物质失去电子的反应叫氧化反应。
在有机反应中,把有机物引入氧或脱去氢的反应叫做氧化反应。
催化氧化反应是指在一定的压力和一定的温度条件下,在以金属材料(如Pt、Pd、Ni等)或非金属材料为催化剂的情况下,与空气、氧气、臭氧等氧化剂进行反应的氧化反应。
催化剂是指一种能够与反应物相互作用,改变反应速率而不改变反应标准自由焓,反应结束时本身依旧保持不变的物质。
我们通常把加速化学反应速率的催化剂叫正催化剂,延缓化学反应速率的物质叫负催化剂。
催化剂具有专一性和高效性,即不同催化剂对特定的反应体系具有选择性(机理选择性)和加速反应趋于平衡而不改变平衡位置的性能。
1 稀烃催化氧化1.1 气固相催化Leals[1]等开发研究双金属催化剂体系,将u-过五氰合钴(Ⅲ)五氰合水合氧化钼(Ⅵ)双(三苯基磷)亚铵盐负载到的硅胶上,在170℃时催化环己烯和氧气进行环氧化反应, 反应产物是氧化环基烯和环己酮,环己烯的选择性最高可以达到58%。
1.2 液相催化Lunsford等将负载钼的沸石催化剂和钴离子交换后得到的沸石或氢型沸石催化剂催化环己烯的液相反应,环己烯的转化率可以达到50%时,生成环氧化物的选择性可达到50% [2]。
此外,Mo-Mn氧化物、过渡金属硼酸盐、重金属络合物也可以作为烯烃液相环氧化的催化剂。
1.3 模拟酶催化Tabushi[3]最先用锰卟啉络合物-氧化-还原体系来进行环已烯的氧化反应,生成的氧化环已烯完全被还原为环己醇。
在Mn(YPP)Cl/O2/NaBH4催化氧化体系进行环己烯环氧化反应,可以得到氧化环己烯、环己酮、2-环己烯-1-醇和环己醇等的混合物。
Groves等[4]用二氧化碳(四间三甲苯基卟啉)钌(VI)[Ru(TMP)(O2)]在常温常压下催化烯烃与空气的环氧化反应,氧分子中的两个氧原子都被利用,同时消耗1mol的氧气生成2mol的环氧化合物。
烯烃环氧化催化技术进展200910801323 曾齐涛(昆明理工大学,云南昆明650500)摘要:烯烃环氧化合物是一类用途很广的有机化工原料和中间体,应用于诸多领域,因而烯烃环氧化催化技术作为核心部分受到广泛关注,随着人们环保意识的提高,社会对烯烃环氧化新技术的要求也越来越高,本文将对烯烃环氧化催化剂种类、催化反应种类、制环氧化合物反应原理及其催化技术研发进展等方面进行介绍。
关键词:烯烃;环氧化;催化;环氧化合物引言:环氧化合物(如环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧苯乙烷等)是有机合成的重要中间体和化工原料,广泛应用于石油化工、精细化工、有机合成、高分子合成材料、制药香料及电子工业等领域,在社会发展过程中的作用日趋重要,所以研究烯烃的环氧化反应及催化技术具有具有重要的理论和实践意义。
通过环氧化物的选择性开环和官能团转化等反应,可以合成许多有价值的化合物和天然产物,特别是具有光学活性的环氧化物在天然产物和药物合成中占有重要地位。
除了较早的氯醇法环氧化烯烃和部分过氧酸法环氧化烯烃外,绝大部分的烯烃环氧化反应都是需要催化剂的,所以催化剂的研究对于烯烃环氧化反应至关重要。
对于不同的烯烃环氧化反应,所选用的催化剂种类也不一样。
通过多年以来众多学者的研究与探索,烯烃环氧化催化技术取得了较大进展。
所以本文将从烯烃环氧化催化剂种类、催化反应种类、制环氧化合物反应原理及其催化技术等方面展开论述,并深入介绍一下烯烃环氧化催化技术的研究现状和进展。
1 烯烃环氧化反应烯烃的环氧化反应氧源有许多种,如过酸、过氧化物、次氯酸钠等都可在或不在催化剂的作用下把碳碳双键环氧化。
或者是氧气在催化剂作用下或在共氧化物存在下可环氧化碳碳双键。
1.1 氧气为氧源的环氧化反应单一环氧化反应,O2用N—羟基苯邻二甲酰亚胺(C6H4(CO)2NH)、吡啶和Mn( Ⅲ)的四苯基卟啉氯化物活化后可环氧化苯乙烯、环己烯和1 ,2—二苯乙烯。
加入相当于催化剂用量的氮氧化物(NO2,NO+,NO 等)后,有位阻的烯烃能被分子氧有效地转化为环氧化物。
实验证实氮氧化物的一个氧原子平面转移到烯烃阳离子自由基上而形成环氧化物。
共氧化反应,在杂多酸铵的催化和在醛的存在下,烯烃能被分子氧室温下环氧化。
用Ni( Ⅱ) -β- 二酮络合物和醛混合能在常温常压下环氧化,烯烃在希弗碱型的有光学活性的Mn( Ⅲ)络合物和新戊醛的存在下,能不对称环氧化。
1.2 二氧烷进行的环氧化反应二氧烷是高效和安全的氧原子转移试剂,二氧烷能环氧化富电子和缺电子的烯烃,对于其它氧化剂难以环氧化的缺电子烯烃,如α,β—不饱醛、酮、酸、酯,二氧烷能在室温下以较短时间环氧化,并且有很高的转化率和选择性。
1.3 过氧化物作氧源的环氧化反应过氧化氢是一种经济环保的催化环氧化反应的氧源,工业上常常采用。
催化烯烃与过氧化氢最有效的催化剂体系是钨酸和钼酸系列的催化剂。
将钨酸负载到N ,N—二甲基甲酰胺二丁基缩醛修饰后的活性碳上,在三丁基氯化锡存在下,C5~C6 烯烃和2—辛烯等与过氧化氢环氧化的产物收率可达70 %~80 %。
磷钼杂多酸和磷钨杂多酸在相转移条件下,能在温和条件和相对短的时间内,环氧化各种水不溶的烯烃,包括内烯烃或端烯烃、开链烯烃或环烯烃、孤立烯烃或带有官能团的烯烃。
1.4 次氯酸钠为氧源的环氧化反应次氯酸钠是一种廉价且具有应用前景的氧源。
在相转移催化剂存在时,四苯基卟啉醋酸锰和次氯酸钠在水相/有机相中进行环己烯的环氧化反应,环己烯全部被氧化,生成环氧化物的选择性也达到80 %(P H = 13)。
但由于价格贵,难以与产物分离和回收利用,使得在工业中的应用受到限制。
1.5 过酸进行的环氧化反应有机过酸的一般制备方法是在酸性催化剂存在下,用羧酸或酸酐与过氧化氢进行酰化反应。
无机过酸一般是通过酐、氯化物或酸的盐与过氧化氢或碱金属过氧化物相互作用而制得的。
钒、钼、钨、硒、硼、砷和铝等金属的氧化物都可以用于环氧化反应。
1.6 模拟酶催化烯烃环氧化反应化学家们采用许多种卟啉催化剂和氧源,用合成的细胞色素P - 450对碳氢化合物选择性地氧化作了很多研究,并且提出了其它的为单加氧酶机理的反应体系。
Ru( Ⅲ) - EDTA - Vc(维生素C) - 氧分子是一个烯烃环氧化的有效催化剂。
2 均相催化法均相催化法的突出特点是反应条件温和,产率和选择性都很高,但催化剂结构复杂,稳定性差,价格昂贵且反应后难于和反应体系分离,无法回收利用,流出液不好处理易造成污染,均相催化多用于合成普通方法难以获得的手性中间体,其中烯烃的不对称催化环氧化在均相催化中占有很大比例。
2.1 烯烃的不对称催化环氧化不对称环氧化反应是制备光学活性天然化合物的重要手段,不对称环氧化催化剂研究是人们关注的一个热点。
在合成食品添加剂、药物、杀虫剂和昆虫信息素方面都有广泛的应用。
2.1.1 有金属参与的催化环氧化模拟细胞色素P-450以金属原子为中心的卟啉、Shiff碱和Salen类络合物催化剂,在手性合成中起着重要作用,反应中一般以分子氧、亚碘酰苯或次氯酸钠作氧化剂催化剂中心离子为易进行价态变化的离子,催化剂在反应中作为氧转移中间体,首先接受氧,生成含氧的配合物,然后参加反应把氧转移给烯烃。
2.1.2 有机化合物作催化剂的催化环氧化有机化合物催化的不对称环氧化反应,以手性酮、手性亚胺盐或手性胺为催化剂前体,通过与过氧硫酸氢钾等原位产生手性中间氧化产物(分别为过氧化酮、氧化亚胺盐和胺的自由基正离子),迅速使烯烃氧化。
2.2 Halcon法Halcon法是共氧化法的一种,该法采用金属钼、有机钼或钼盐作催化剂,使用有机过氧化氢作氧化剂。
Halcon法采用的钼催化剂,有毒且价格昂贵,反应后催化剂分散在均相体系中难于回收,增加了生产成本,在得到环氧化产物的同时,生成几倍于目的产物的醇类联产品,此外共氧化法反应流程长,反应工艺较为复杂,设备投资巨大。
2.3 新型的催化剂化学家们找到了一种新型的不同于传统意义上的均相催化剂。
这类催化剂具有很多不寻常的结构和功能性质,在金属络合物上构造树枝状结构可以产生一种叫做金属树枝状物的大分子,使催化剂可以通过膜技术或者纤过滤技术与产物分离,而且保留均相催化剂的优点。
另一种位隔离和生物系统中酶的肽结构是相似的,金属催化剂上的树枝状楔能通过在金属中心创造合适的环境产生区域或者形状选择性,并能提供有效的位隔离使金属中心稳定。
3 多相催化法多相催化与均相催化相比,克服了均相催化反应后催化剂不易与产物分离的缺点,而且解决了流出液污染的问题,更具有发展优势,是目前研究的主要方向。
3.1 金属催化烯烃环氧化Ag催化乙烯环氧化是金属催化烯烃环氧化最成功的典范。
Haruta等研究了Au负载在Ti02上催化的烯烃环氧化。
发现进入这样一组气体C3H6、O2和H2可以选择性的环氧化生成丙烯氧化物。
用的就是高度分散的Au负载在Ti02上来催化的,催化研究者们研究了金属催化烯烃环氧化的机理,提出了氧杂金属环理论。
3.1.1 铁卟啉催化烯烃环氧化作为生物酶的模型化合物——铁卟啉配合物对于烯烃环氧化和烷烃的羟基化反应都是很好的催化剂,在催化烃类的加氧反应中四价铁氧卟啉正离子基配合物被认为是反应活性中间体,许多高价铁氧卟啉配合物已在低温下合成与表征,并直接用于烯烃的环氧化和烷烃的羟基化反应的研究。
3.1.2 锰卟啉催化烯烃环氧化同铁卟啉一样以PhIO作氧源,锰卟啉也是烯烃环氧化反应的良好催化剂,环氧化反应产率相对较高,催化机理基本一致,只是活性的高价锰氧物种向烯烃转移氧时形成的自由基物种寿命较长,足以发生绕碳碳键的旋转而导致异构化,所以环氧化反应的立体选择性较差,在以锰卟啉作为催化剂的烯烃环氧化反应中,通常认为高价的锰氧卟啉配合物是反应的活性中间体。
3.2 固体碱的催化烯烃环氧化用固体碱催化烯烃环氧化可以用H2O2或TBHP作氧化剂。
JorgePalomeque 等研究了固体碱催化的活化烯烃环氧化,发现MgAl水滑石在表面脱碳和重新水合后对环氧化有活性(用TBHP作氧化剂),MgLa混合的氧化物在823K脱碳后,用其催化环氧化异佛尔酮(用H:02作氧化剂),可以得到比含Ti沸石更高的催化活性。
3.3 Ti分子筛及Ti-MCM-41T-l具有明显的择型性,由于TS-1的平均孔径只有0.55nm,对位阻较小的烯烃转化率和选择性均较高,而对长链烯烃和环烯烃来说,催化性能并不好。
Ti-MCM-4l作催化剂时,用无水的叔丁基过氧化氢(TBHP)在非极性溶剂中作氧化剂比用H2O2好,因为烯烃的转化率和得到的环氧化物的选择性都比较高。
用三甲基氯硅烷将MCM-41硅烷化增加了Ti-MCM-4l的反应活性,但在用H2O2氧化环己烯时的环氧化选择性非常低。
3.4 金属络合物固载化均相催化剂的反应产率和选择性都相当高,就是反应后产物和催化剂不易分离,于是将金属络合物固载到有机或无机载体上,集均相催化和多相催化的优点于一身,于是就产生了均相催化剂的固载化。
催化剂固载在无机载体上具有很多潜在的优势(相对于其它方法比如固载在有机聚合物载体上)。
无机载体的化学稳定性很好(尤其是考虑到氧化环境时),它们在溶剂中一般不会膨胀(或膨胀程度很小)。
相对于无机载体,有机聚合物负载催化剂通过三维空间的多点作用以达到高活性和高选择性。
利用高分子载体上的一些活性基团,接人配体后与金属离子络合或与金属络合物反应等方法进行固载化。
许多研究表明,高分子不仅是负载金属催化剂的一个惰性载体,而且还可以是一种大的配体,可以对催化剂活性中心进行修饰.使催化剂结构发生变化,从而影响催化性能。
3.5 Ti的氧化物Teruhisa Ohno等研究了TiO2-光催化的l-癸烯的环氧化(H2O2作氧化剂)时发现添加H2O2对反应是有利的,在可见光的照射下金红石型TiO对反应仍然有活性。
现在研究的含Ti沸石和含Ti氧化物大多是以Hzoz或者TBHP为氧源,因为O2的活化是非常困难的,于是Hzoz就成为了第二选择,含Ti沸石和含Ti 氧化物具有良好的催化活性,化学家们就希望能将其和H2O2结合使用。
3.6 纳米二氧化钛催化法纳米二氧化钛的制备方法有真空蒸发沉积法、溶胶凝胶法、水热法、高能机械球磨法,以溶胶凝胶法为常见。
纳米二氧化钛表面部分钛原子缺少氧配位,这样的钛原子很容易与叔丁基过氧化氢中的氧配位,从而使叔丁基过氧化氢活化,异丙醇的负载增强了催化剂的疏水性,使烯烃比较容易浸润表面,从而使反应易于进行。
4 非催化环氧化方法4.1 卤醇法氯醇法是较早实现工业化的方法包括氯醇化、皂化和精馏3个步骤,氯醇法能耗大,耗氯量多,副产物多,产生大量含氯化钙、氢氧化钙和有机氯化物的废水,因而溴醇法是目前工业生产环氧化化合物的方法,但是污染问题仍然严重。