络合促进的多氮杂芳环类氮羟基化合物催化氧化烃类研究

烃类选择氧化是石油化工行业的关键技术，高效催化剂的研发是研究热点。本项目设计了金属络合促进的有机氮羟基催化新体系，拟合成系列新型多氮杂芳环类氮羟基化合物，利用氮杂原子的引入与金属离子发生络合作用产生吸电子效应，对有机氮氧自由基的生成、活泼性及稳定性进行调变，获得高活性、高稳定性的有机氮氧自由基物种，提高温和条件下环己烷和甲苯等烃类选择氧化效率；结合量子化学计算及衰减全反射红外光谱等原位表征技术，研究氮氧自由基活化C-H键的影响因素，为高效烃类选择氧化有机催化剂的设计提供新思路。

烃类选择氧化过程由于C-H键键能大导致活化困难、转化率低，项目设计通过吸电子效应提高氮氧自由基夺氢能力以高效活化C-H键，合成了铜-氮羟基吡啶二甲酰亚胺配合物催化体系 ，通过元素分析与红外光谱表征确定了配合物的组成与结构。利用该催化体系温和条件下实现了环己烯、乙苯等烃类的高效选择氧化，表征研究表明铜离子通过与氮杂原子和羰基的络合作用产生吸电子效应，提高氮氧自由基活化C-H能力，从而获得高的催化活性；设计合成了苯并咪唑型四氮锰配合物催化体系，应用于环己烷、乙苯、四氢萘等多种烃类化合物C-H键的选择氧化过程，在温和的条件下获得了高转化率和选择性；研究了杂环化合物2-胺基恶唑的氧化合成，分别发展了铁催化选择氧化环化及N-溴代丁二酰亚胺作为氧化剂的快速高效环化反应；设计、合成了多个均相和多相的铜促进氮正离子催化体系，应用于环己烷氧化过程涉及的环己基过氧化氢催化选择分解，可获得99%的转化率和84%的酮醇选择性，催化剂Cu-BIM-PMO表现出良好的重复使用性能。项目实施过程中，在Green Chem.、Org. Lett.、Catal. Commun.、Chem. Commun.和Chin. J. Catal.等期刊上共发表研究论文10篇，培养博士研究生3名，毕业两名。